Отчёт

.gitignore

@@ -1 +1,2 @@
-target
+target
+tmp

lab2/pom.xml

@@ -0,0 +1,39 @@
+<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
+  xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/maven-v4_0_0.xsd">
+  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
+  <groupId>ru.spbstu.telematics.java</groupId>
+  <artifactId>lab2</artifactId>
+  <packaging>jar</packaging>
+  <version>1.0-SNAPSHOT</version>
+  <name>lab2</name>
+  <url>http://maven.apache.org</url>
+  <dependencies>
+    <dependency>
+        <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
+        <artifactId>junit-jupiter-api</artifactId>
+        <version>5.9.1</version>
+        <scope>test</scope>
+    </dependency>
+    <dependency>
+        <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
+        <artifactId>junit-jupiter-engine</artifactId>
+        <version>5.9.1</version>
+    </dependency>
+  </dependencies>
+  <build>
+    <plugins>
+      <plugin>
+        <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
+        <artifactId>maven-jar-plugin</artifactId>
+        <version>3.2.0</version>
+        <configuration>
+          <archive>
+            <manifest>
+              <mainClass>ru.spbstu.telematics.java.App</mainClass>
+            </manifest>
+          </archive>
+        </configuration>
+      </plugin>
+    </plugins>
+  </build>
+</project>

lab2/report/report.txt

@@ -0,0 +1,82 @@
+h1. Отчёт по лабораторной работе №2 (Тищенко Артём)
+
+h2. Задание
+
+* Исследовать *TreeSet*, посмотреть абстрактные классы и интерфейсы, которые данный тип реализует.
+* Реализовать собственный класс *MyTreeSet*, который реализует интерфейсы *Iterable* и поддерживает основные операции множества: добавление, удаление, проверка наличия элемента, получение размера, а также итерацию по элементам в отсортированном порядке.
+* Написать тесты, демонстрирующие аналогичное поведение стандартного *TreeSet* и реализованного класса.
+
+h2. Исследование TreeSet
+
+!treeset.png!
+
+Класс *TreeSet* в Java реализует интерфейс *NavigableSet*, основанный на структуре данных **красно-черного дерева**. Он обеспечивает хранение элементов в отсортированном порядке и эффективное выполнение операций.
+
+h3. Реализуемые интерфейсы:
+* *NavigableSet*: Поддерживает навигацию по ближайшим элементам.
+* *SortedSet*: Гарантирует порядок элементов согласно их естественному упорядочиванию.
+* *Set*: Запрещает дублирование элементов.
+* *Serializable*: Позволяет сериализацию объекта.
+* *Cloneable*: Поддерживает клонирование.
+
+h3. Основные характеристики:
+* **Структура данных**: Красно-черное дерево (сбалансированное бинарное дерево поиска).
+* **Время операций**: Добавление, удаление и поиск выполняются за *O(log n)*.
+* **Порядок элементов**: Элементы хранятся в отсортированном порядке (natural ordering или через *Comparator*).
+* **Итерация**: Итератор возвращает элементы в порядке возрастания.
+
+h3. Недостатки:
+* **Производительность**: Медленнее *HashSet* для операций добавления/удаления из-за необходимости поддержания баланса дерева.
+* **Ограничения**: Элементы должны быть сравнимыми (реализовывать *Comparable*) или требовать внешнего *Comparator*.
+
+h2. Реализация MyTreeSet
+
+h3. Описание кода
+
+Класс *MyTreeSet* реализует интерфейс *Iterable* и поддерживает основные операции множества с использованием **бинарного дерева поиска** (без балансировки). 
+
+Основные методы:
+* **add(E e)**: Добавляет элемент в дерево, сохраняя порядок. Возвращает *true*, если элемент был добавлен.
+* **contains(E e)**: Проверяет наличие элемента в дереве.
+* **remove(E e)**: Удаляет элемент, перестраивая дерево.
+* **size()**: Возвращает количество элементов.
+* **iterator()**: Возвращает итератор для обхода элементов в порядке возрастания (in-order traversal).
+
+Поля класса:
+* **root**: Корень дерева (тип *Node*).
+* **size**: Текущее количество элементов.
+
+Вспомогательные структуры:
+* **Класс Node**: Содержит значение, ссылки на левое и правое поддерево.
+* **Итератор**: Реализован через стек для симуляции рекурсивного in-order обхода.
+
+h3. Тесты
+
+Для проверки корректности работы *MyTreeSet* написаны следующие тесты:
+* **testAdd**: Проверяет добавление элементов и обработку дубликатов.
+* **testContains**: Проверяет поиск элементов.
+* **testRemove**: Проверяет удаление элементов.
+* **testSize**: Проверяет корректность подсчёта элементов.
+* **testIterator**: Проверяет порядок обхода элементов и работу методов *hasNext()* и *next()*.
+
+Каждый тест сравнивает поведение *MyTreeSet* со стандартным *TreeSet*.
+
+
+h2. Результаты работы
+
+*Исходный код доступен на "GitHub":https://github.com/Arity-T/java_labs/tree/main/lab2 .*
+
+Склонировать репозиторий и запустить тесты можно с помощью команд:
+<pre>
+git clone https://github.com/Arity-T/java_labs.git
+cd lab2
+mvn test
+</pre>
+
+!tests.png!
+
+h2. Заключение
+
+В ходе работы был исследован класс *TreeSet* и реализован упрощённый аналог *MyTreeSet* на основе бинарного дерева поиска. Класс поддерживает основные операции множества и корректно работает с итератором. Тесты подтвердили соответствие поведения *MyTreeSet* стандартной реализации для базовых сценариев. Основное отличие — отсутствие балансировки дерева, что может влиять на производительность в худших случаях.
+
+*Исходный код доступен на "GitHub":https://github.com/Arity-T/java_labs/tree/main/lab2 .*

lab2/src/main/java/ru/spbstu/telematics/java/App.java

@@ -0,0 +1,17 @@
+package ru.spbstu.telematics.java;
+
+public class App 
+{
+    public static void main( String[] args )
+    {
+        MyTreeSet<Integer> tree = new MyTreeSet<>();
+        System.out.println(tree.add(10));
+        System.out.println(tree.add(20));
+        System.out.println(tree.add(10));
+
+        System.out.println("Содержимое дерева:");
+        for (Integer val: tree) {
+            System.out.println(val);
+        }
+    }
+}

lab2/src/main/java/ru/spbstu/telematics/java/MyTreeSet.java

@@ -0,0 +1,163 @@
+package ru.spbstu.telematics.java;
+
+import java.util.Iterator;
+import java.util.NoSuchElementException;
+import java.util.Stack;
+
+public class MyTreeSet<E extends Comparable<E>> implements Iterable<E> {
+    // Класс для представления узла дерева
+    private class Node {
+        E value;
+        Node left;
+        Node right;
+
+        Node(E value) {
+            this.value = value;
+        }
+    }
+
+    private Node root;
+    private int size;
+
+    public MyTreeSet() {
+        root = null;
+        size = 0;
+    }
+
+    public int size() {
+        return size;
+    }
+
+    public boolean add(E element) {
+        if (element == null) {
+            throw new NullPointerException("Нельзя добавить null в TreeSet!");
+        }
+
+        if (root == null) {
+            root = new Node(element);
+            size++;
+            return true;
+        }
+
+        Node currentNode = root;
+        Node parentNode = null;
+
+        while (currentNode != null) {
+            int cmp = element.compareTo(currentNode.value);
+            if (cmp == 0) return false;
+            parentNode = currentNode;
+            currentNode = cmp < 0 ? currentNode.left : currentNode.right;
+        }
+
+        Node newNode = new Node(element);
+        
+        if (element.compareTo(parentNode.value) < 0) {
+            parentNode.left = newNode;
+        } else {
+            parentNode.right = newNode;
+        }
+
+        size++;
+        return true;
+    }
+
+    public boolean contains(E element) {
+        if (element == null) {
+            throw new NullPointerException("Нельзя добавить null в TreeSet!");
+        }
+        
+        return contains(root, element);
+    }
+    
+    private boolean contains(Node node, E element) {
+        if (node == null) return false;
+
+        int cmp = element.compareTo(node.value);
+        if (cmp == 0) return true;
+        return cmp < 0 ? contains(node.left, element) : contains(node.right, element);
+    }
+
+    public boolean remove(E element) {
+        if (element == null) {
+            throw new NullPointerException("Null элементы не допускаются");
+        }
+        if (!contains(element)) return false;
+        root = remove(root, element);
+        size--;
+        return true;
+    }
+
+    private Node remove(Node node, E element) {
+        if (node == null) return null;
+        int cmp = element.compareTo(node.value);
+        if (cmp < 0) {
+            node.left = remove(node.left, element);
+        } else if (cmp > 0) {
+            node.right = remove(node.right, element);
+        } else {
+            // Узел для удаления найден
+            if (node.left == null && node.right == null) {
+                // Если он является листом, то просто удаляем его
+                return null;
+            } else if (node.left == null) {
+                // Если у него нету левого поддерева, то заменяем правым узлом
+                return node.right;
+            } else if (node.right == null) {
+                // Если у него нету правого поддерева, то заменяем левым узлом
+                return node.left;
+            } else {
+                // Если есть оба поддерева, то заменяем самым наименьшим элементом правого поддерева
+                Node successor = minValueNode(node.right);
+                node.value = successor.value;
+                node.right = remove(node.right, successor.value);
+            }
+        }
+        return node;
+    }
+
+    private Node minValueNode(Node node) {
+        Node current = node;
+        while (current.left != null) {
+            current = current.left;
+        }
+        return current;
+    }
+
+	@Override
+	public Iterator<E> iterator() {
+        return new MyTreeSetIterator();
+	}
+
+    private class MyTreeSetIterator implements Iterator<E> {
+        // На вершине стека всегда будет лежать наименьший элемент в дереве
+        Stack<Node> nodeStack = new Stack<>();
+
+        MyTreeSetIterator() {
+            pushAllLeftToStack(root);
+        }
+
+        void pushAllLeftToStack(Node current) {
+            if (current == null) return;
+            nodeStack.push(current);
+            pushAllLeftToStack(current.left);
+        }
+        
+		@Override
+		public boolean hasNext() {
+            return nodeStack.size() != 0;
+		}
+
+		@Override
+		public E next() {
+            if (!hasNext()) throw new NoSuchElementException();
+
+            Node minNode = nodeStack.pop();
+
+            if (minNode.right != null) {
+                pushAllLeftToStack(minNode.right);
+            }
+
+            return minNode.value;
+		}
+    }
+}

lab2/src/test/java/ru/spbstu/telematics/java/AppTest.java

@@ -0,0 +1,99 @@
+package ru.spbstu.telematics.java;
+
+import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
+import org.junit.jupiter.api.Test;
+import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;
+
+import java.util.Iterator;
+import java.util.NoSuchElementException;
+import java.util.TreeSet;
+
+class MyTreeSetTests {
+    MyTreeSet<Integer> myTreeSet;
+    TreeSet<Integer> treeSet;
+
+    @BeforeEach
+    void setUp() {
+        myTreeSet = new MyTreeSet<>();
+        treeSet = new TreeSet<>();
+    }
+
+    @Test
+    void testAdd() {
+        assertThrows(NullPointerException.class, () -> myTreeSet.add(null));
+        assertThrows(NullPointerException.class, () -> treeSet.add(null));
+
+        assertEquals(myTreeSet.add(150), treeSet.add(150));
+        assertEquals(myTreeSet.add(200), treeSet.add(200));
+        assertEquals(myTreeSet.add(150), treeSet.add(150));
+
+        assertThrows(NullPointerException.class, () -> myTreeSet.add(null));
+        assertThrows(NullPointerException.class, () -> treeSet.add(null));
+    }
+
+    @Test
+    void testContains() {
+        assertEquals(myTreeSet.contains(15), treeSet.contains(15));
+        treeSet.add(15);
+        myTreeSet.add(15);
+        assertEquals(myTreeSet.contains(15), treeSet.contains(15));
+        assertEquals(myTreeSet.contains(50), treeSet.contains(50));
+        treeSet.add(50);
+        myTreeSet.add(50);
+        assertEquals(myTreeSet.contains(50), treeSet.contains(50));
+        
+        assertThrows(NullPointerException.class, () -> myTreeSet.contains(null));
+        assertThrows(NullPointerException.class, () -> treeSet.contains(null));
+    }
+
+    @Test
+    void testRemove() {
+        assertEquals(myTreeSet.remove(15), treeSet.remove(15));
+        treeSet.add(15);
+        myTreeSet.add(15);
+        assertEquals(myTreeSet.remove(15), treeSet.remove(15));
+        assertEquals(myTreeSet.remove(50), treeSet.remove(50));
+        treeSet.add(50);
+        myTreeSet.add(50);
+        assertEquals(myTreeSet.remove(50), treeSet.remove(50));
+
+        assertThrows(NullPointerException.class, () -> myTreeSet.remove(null));
+        assertThrows(NullPointerException.class, () -> treeSet.remove(null));
+    }
+
+    @Test
+    void testSize() {
+        assertEquals(myTreeSet.size(), treeSet.size());
+        treeSet.add(15);
+        myTreeSet.add(15);
+        assertEquals(myTreeSet.size(), treeSet.size());
+        treeSet.add(50);
+        myTreeSet.add(50);
+        assertEquals(myTreeSet.size(), treeSet.size());
+        assertEquals(myTreeSet.remove(50), treeSet.remove(50));
+        assertEquals(myTreeSet.size(), treeSet.size());
+    }
+
+    @Test
+    void testIterator() {
+        treeSet.add(15);
+        myTreeSet.add(15);
+        treeSet.add(250);
+        myTreeSet.add(250);
+        treeSet.add(50);
+        myTreeSet.add(50);
+        Iterator<Integer> itMyTreeSet = myTreeSet.iterator();
+        Iterator<Integer> itTreeSet = treeSet.iterator();
+
+        assertEquals(itMyTreeSet.hasNext(), itTreeSet.hasNext());
+        assertEquals(itMyTreeSet.next(), itTreeSet.next());
+        assertEquals(itMyTreeSet.hasNext(), itTreeSet.hasNext());
+        assertEquals(itMyTreeSet.next(), itTreeSet.next());
+        assertEquals(itMyTreeSet.hasNext(), itTreeSet.hasNext());
+        assertEquals(itMyTreeSet.next(), itTreeSet.next());
+        
+        assertEquals(itMyTreeSet.hasNext(), itTreeSet.hasNext());
+        assertThrows(NoSuchElementException.class, () -> itMyTreeSet.next());
+        assertThrows(NoSuchElementException.class, () -> itTreeSet.next());
+    }
+}

lab3/README.md

@@ -0,0 +1,5 @@
+## Задание
+В данной работе необходимо написать многопоточное приложение, которое эмулирует заданную модель. Студент сам должен спроектировать потоки, которые отвечают за поведение сущностей из полученного задания. Взаимодействие потоков должно быть синхронизировано и приложение должно быть протестирование на наличие dead locks и race conditions. Приложение не должно переставать работать из-за изменения задержек и модель не должна быть полностью синхронной.
+
+### Мой вариант
+Обогреватель — вентилятор. Каждая комната в здании имеет управляющий терминал для наблюдения и контролирования за окружающей средой. Каждый терминал измеряет и выводит текущую температуру и влажность. В каждой комнаты кроме того установлена предпочтительная температура и влажность (пара чисел). Если текущие значения температуры или влажности вышли за пределы предпочтительных настроек более чем на 1%, тогда станция включает/выключает обогреватель или вентилятор. Должны быть следующие процессы: сенсоры, настройки, обогреватель — вентилятор, контроллер.

lab3/pom.xml

@@ -0,0 +1,39 @@
+<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
+  xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/maven-v4_0_0.xsd">
+  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
+  <groupId>ru.spbstu.telematics.java</groupId>
+  <artifactId>lab3</artifactId>
+  <packaging>jar</packaging>
+  <version>1.0-SNAPSHOT</version>
+  <name>lab3</name>
+  <url>http://maven.apache.org</url>
+  <dependencies>
+    <dependency>
+        <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
+        <artifactId>junit-jupiter-api</artifactId>
+        <version>5.9.1</version>
+        <scope>test</scope>
+    </dependency>
+    <dependency>
+        <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
+        <artifactId>junit-jupiter-engine</artifactId>
+        <version>5.9.1</version>
+    </dependency>
+  </dependencies>
+  <build>
+    <plugins>
+      <plugin>
+        <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
+        <artifactId>maven-jar-plugin</artifactId>
+        <version>3.2.0</version>
+        <configuration>
+          <archive>
+            <manifest>
+              <mainClass>ru.spbstu.telematics.java.App</mainClass>
+            </manifest>
+          </archive>
+        </configuration>
+      </plugin>
+    </plugins>
+  </build>
+</project>

lab3/report/report.txt

@@ -0,0 +1,97 @@
+h1. Отчёт по лабораторной работе №3 (Тищенко Артём)
+
+
+h2. Задание
+
+В данной работе необходимо написать многопоточное приложение, которое эмулирует заданную модель. Студент сам должен спроектировать потоки, которые отвечают за поведение сущностей из полученного задания. Взаимодействие потоков должно быть синхронизировано и приложение должно быть протестирование на наличие dead locks и race conditions. Приложение не должно переставать работать из-за изменения задержек и модель не должна быть полностью синхронной.
+
+h2. Мой вариант
+
+Обогреватель — вентилятор. Каждая комната в здании имеет управляющий терминал для наблюдения и контролирования за окружающей средой. Каждый терминал измеряет и выводит текущую температуру и влажность. В каждой комнаты кроме того установлена предпочтительная температура и влажность (пара чисел). Если текущие значения температуры или влажности вышли за пределы предпочтительных настроек более чем на 1%, тогда станция включает/выключает обогреватель или вентилятор. Должны быть следующие процессы: сенсоры, настройки, обогреватель — вентилятор, контроллер.
+
+h2. Архитектура и компоненты реализации
+
+Приложение состоит из нескольких основных классов:
+
+# *App*
+#* Точка входа в программу.
+#* Создаёт объект _Room_, объекты _Settings_ и _Controller_, затем запускает поток с контроллером.
+#* При необходимости может выступать стартовой площадкой для других потоков (например, если вы решите запускать класс _Room_ как отдельный поток).
+# *Room* (реализует _Runnable_)
+#* Симулирует физические процессы в комнате.
+#* Хранит внутренние поля:
+#** _temperature_ – текущая температура в градусах Цельсия.
+#** _humidity_ – текущая относительная влажность (0..1).
+#* Периодически изменяет температуру и влажность случайным образом.
+#* Методы _adjustTemperature()_ и _adjustHumidity()_ помечены как _synchronized_, чтобы избежать гонок данных.
+#* При запуске в потоке (метод _run()_) постоянно вносит небольшие случайные изменения в температуру и влажность.
+# *Sensor* (реализует _Runnable_)
+#* Представляет набор датчиков в комнате.
+#* Периодически (с заданным интервалом) считывает актуальную _temperature_ и _humidity_ из _Room_, добавляя некоторую случайную погрешность.
+#* Хранит результат измерений во внутренних полях (например, _temperature_, _humidity_).
+#* Эти значения затем читает _Controller_.
+# *Heater* (реализует _Runnable_)
+#* Нагреватель комнаты.
+#* При включённом состоянии (_isOn_ = true) повышает температуру в комнате на случайную величину.
+#* Работает в собственном потоке, периодически внося изменения в _Room_ (через _adjustTemperature()_).
+# *Fan* (реализует _Runnable_)
+#* Вентилятор, уменьшающий влажность.
+#* При включённом состоянии (_isOn_ = true) понижает влажность в комнате на случайную величину.
+#* Работает в собственном потоке, периодически внося изменения в _Room_ (через _adjustHumidity()_).
+# *Controller* (реализует _Runnable_)
+#* Логический контроллер, который:
+#** Читает измерения с _Sensor_ (температура и влажность).
+#** Сравнивает их с желаемыми параметрами из _Settings_.
+#** Включает/выключает _Heater_ и _Fan_, если показатели выходят за пределы допустимых значений.
+#* Запускается в отдельном потоке и периодически (по заданному интервалу) проверяет состояние сенсоров и управляет нагревателем/вентилятором.
+#* При завершении (прерывании) аккуратно останавливает все подчинённые потоки (_Sensor_, _Heater_, _Fan_).
+# *Settings* (реализует _Runnable_)
+#* Хранит желаемую температуру и влажность, заданные пользователем.
+#* Периодически (в методе _run()_) может изменять эти настройки, симулируя поведение человека, корректирующего параметры.
+#* Хранится и используется в _Controller_ для решения, когда включать/выключать нагреватель и вентилятор.
+# *Utils*
+#* Вспомогательный класс с методами:
+#** _sleep(...)_ – безопасная пауза (учитывает _InterruptedException_).
+#** _sleepRandomTime(...)_ – пауза случайной длины (диапазон задаётся параметрами).
+#* Используется всеми потоками для имитации задержек, дабы избежать полного синхронного шага у всех объектов.
+
+
+h2. Тестирование
+
+Ниже приведён краткий обзор тестовых классов и методов, покрывающих основные аспекты работы приложения:
+
+# *AppTest*
+#* *testNoDeadlock()* – проверяет отсутствие взаимной блокировки (deadlock), когда одновременно запущены _Controller_ и _Room_.
+#* *testNoRaceCondition()* – тест на отсутствие гонок (race conditions), в ходе которого периодически проверяются значения температуры и влажности в _Room_.
+# *FanTests*
+#* *testFanOn()* – проверяет, что при включённом вентиляторе влажность в комнате уменьшается, а температура остаётся без изменений.
+#* *testFanOff()* – проверяет, что при выключенном вентиляторе ни температура, ни влажность не меняются.
+# *HeaterTests*
+#* *testHeaterOn()* – убеждается, что при включённом нагревателе температура в комнате увеличивается, а влажность не меняется.
+#* *testHeaterOff()* – при выключенном нагревателе показатели комнаты не меняются.
+# *RoomTests*
+#* *testTemperatureAndHumidityChange()* – запускает _Room_ в отдельном потоке и проверяет, что температура и влажность действительно меняются со временем.
+# *SensorTests*
+#* *testSensor()* – эмулирует работу сенсора с помощью макета комнаты (_MockRoom_), сверяет реальное значение температуры и влажности с тем, что возвращает сенсор, учитывая допустимую погрешность.
+
+h3. Результаты тестов
+
+Ниже представлена иллюстрация (вывод в консоли) после успешного запуска _mvn test_, где видно, что все тесты проходят:
+
+!tests-results.png!
+
+h2. Результаты работы программы
+
+Результаты 60 секунд симуляции представлены на скриншоте ниже.
+
+<pre>
+mvn package
+java -jar .\target\lab3-1.0-SNAPSHOT.jar
+</pre>
+
+!results.png!
+
+
+h2. Исходный код
+
+*Исходный код доступен на "GitHub":https://github.com/Arity-T/java_labs/tree/main/lab3 .*

lab3/src/main/java/ru/spbstu/telematics/java/App.java

@@ -0,0 +1,20 @@
+package ru.spbstu.telematics.java;
+
+import java.util.Locale;
+
+public class App {
+    public static void main(String[] args) {
+        Locale.setDefault(Locale.ENGLISH);
+
+        Room room = new Room();
+        Thread roomThread = new Thread(room);
+        Settings settings = new Settings(room, 28, 0.4);
+        Thread settingsThread = new Thread(settings);
+        Controller controller = new Controller(room, settings);
+        Thread controllerThread = new Thread(controller);
+
+        roomThread.start();
+        settingsThread.start();
+        controllerThread.start();
+    }
+}

lab3/src/main/java/ru/spbstu/telematics/java/Controller.java

@@ -0,0 +1,102 @@
+package ru.spbstu.telematics.java;
+
+/* 
+ * Симулирует работу контроллера, установленного в комнате. Контроллер может снимать 
+ * показания с сенсоров и управлять работой нагревателя и вентилятора, в соответствии
+ * с указанными настройками. При этом сам контроллер не читает и не изменяет поля
+ * комнаты напрямую.
+ */
+public class Controller implements Runnable {
+    private Room room;
+    private Settings settings;
+    private Sensor sensor;
+    private Thread sensorThread;
+    private Heater heater;
+    private Thread heaterThread;
+    private Fan fan;
+    private Thread fanThread;
+
+    public Controller(Room room, Settings settings) {
+        this.room = room;
+        this.settings = settings;
+
+        sensor = new Sensor(room);
+        sensorThread = new Thread(sensor);
+
+        heater = new Heater(room);
+        heaterThread = new Thread(heater);
+
+        fan = new Fan(room);
+        fanThread = new Thread(fan);
+    }
+
+    private long updateIntervalMs = 500;
+    private double tolerance = 0.01;
+
+    private void log(String string) {
+        System.out.printf("[Controller in room %s] %s\n", room.name, string);
+    }
+
+    @Override
+    public void run() {
+        sensorThread.start();
+        heaterThread.start();
+        fanThread.start();
+        log("Started sensor, heater and fan threads");
+
+        while (!Thread.interrupted()) {
+            double realTemperature = room.getTemperature();
+            double sensorTemperature = sensor.getTemperature();
+            double desiredTemperature = settings.getTemperature();
+
+            if (sensorTemperature < desiredTemperature * (1 - tolerance)) {
+                if (!heater.isOn()) {
+                    log(String.format(
+                            "Turning heater ON (real - %.2fC°, sensor - %.2fC°, desired %.2fC°)",
+                            realTemperature, sensorTemperature, desiredTemperature));
+                    heater.turnOn();
+                }
+            } else {
+                if (heater.isOn()) {
+                    log(String.format(
+                            "Turning heater OFF (real - %.2fC°, sensor - %.2fC°, desired %.2fC°)",
+                            realTemperature, sensorTemperature, desiredTemperature));
+                    heater.turnOff();
+                }
+            }
+
+            double realHumidity = room.getHumidity();
+            double sensorHumidity = sensor.getHumidity();
+            double desiredHumidity = settings.getHumidity();
+            if (sensorHumidity > desiredHumidity * (1 + tolerance)) {
+                if (!fan.isOn()) {
+                    log(String.format(
+                            "Turning fan ON (real - %.2f%%, sensor - %.2f%%, desired %.2f%%)",
+                            realHumidity * 100, sensorHumidity * 100, desiredHumidity * 100));
+                    fan.turnOn();
+                }
+            } else {
+                if (fan.isOn()) {
+                    log(String.format(
+                            "Turning fan OFF (real - %.2f%%, sensor - %.2f%%, desired %.2f%%)",
+                            realHumidity * 100, sensorHumidity * 100, desiredHumidity * 100));
+                    fan.turnOff();
+                }
+            }
+
+            Utils.sleep(updateIntervalMs);
+        }
+
+        sensorThread.interrupt();
+        heaterThread.interrupt();
+        fanThread.interrupt();
+
+        try {
+            sensorThread.join();
+            heaterThread.join();
+            fanThread.join();
+        } catch (InterruptedException e) {
+            e.printStackTrace();
+        }
+    }
+}

lab3/src/main/java/ru/spbstu/telematics/java/Fan.java

@@ -0,0 +1,43 @@
+package ru.spbstu.telematics.java;
+
+import java.util.Random;
+
+/* 
+ * Симулирует вентилятор, установленный в комнате. Может изменять поля комнаты, 
+ * а именно - уменьшать влажность в ней.
+ */
+public class Fan implements Runnable {
+    private Room room;
+
+    public Fan(Room room) {
+        this.room = room;
+    }
+
+    private volatile boolean isOn;
+
+    public boolean isOn() {
+        return isOn;
+    }
+
+    public void turnOn() {
+        this.isOn = true;
+    }
+
+    public void turnOff() {
+        this.isOn = false;
+    }
+
+    private Random random = new Random();
+    private double humidityMaxStep = 0.005;
+    private long maxStepTimeMs = 500;
+
+    @Override
+    public void run() {
+        while (!Thread.interrupted()) {
+            if (isOn)
+                room.adjustHumidity(-random.nextDouble() * humidityMaxStep);
+
+            Utils.sleepRandomTime((long) (maxStepTimeMs * 0.5), maxStepTimeMs);
+        }
+    }
+}

lab3/src/main/java/ru/spbstu/telematics/java/Heater.java

@@ -0,0 +1,43 @@
+package ru.spbstu.telematics.java;
+
+import java.util.Random;
+
+/* 
+ * Симулирует нагреватель, установленный в комнате. Может изменять поля комнаты, 
+ * а именно - увеличивать температуру в ней.
+ */
+public class Heater implements Runnable {
+    private Room room;
+
+    public Heater(Room room) {
+        this.room = room;
+    }
+
+    private volatile boolean isOn;
+
+    public boolean isOn() {
+        return isOn;
+    }
+
+    public void turnOn() {
+        this.isOn = true;
+    }
+
+    public void turnOff() {
+        this.isOn = false;
+    }
+
+    private Random random = new Random();
+    private double temperatureMaxStep = 0.25;
+    private long maxStepTimeMs = 500;
+
+    @Override
+    public void run() {
+        while (!Thread.interrupted()) {
+            if (isOn)
+                room.adjustTemperature(random.nextDouble() * temperatureMaxStep);
+
+            Utils.sleepRandomTime((long) (maxStepTimeMs * 0.5), maxStepTimeMs);
+        }
+    }
+}

lab3/src/main/java/ru/spbstu/telematics/java/Room.java

@@ -0,0 +1,58 @@
+package ru.spbstu.telematics.java;
+
+import java.util.Random;
+
+/* 
+ * Симулирует физические процессы, протекающие в команте.
+ */
+public class Room implements Runnable {
+    static private int roomCounter;
+
+    public final String name;
+
+    public Room() {
+        roomCounter++;
+        this.name = "#" + roomCounter;
+    }
+
+    // Температура измеряется в градусах цельсия
+    private volatile double temperature = 24.0;
+
+    public double getTemperature() {
+        return temperature;
+    }
+
+    public synchronized void adjustTemperature(double delta) {
+        this.temperature += delta;
+    }
+
+    // Относительная влажность в процентах
+    private volatile double humidity = 0.5;
+
+    public double getHumidity() {
+        return humidity;
+    }
+
+    public synchronized void adjustHumidity(double delta) {
+        this.humidity += delta;
+    }
+
+    // Параметры произвольного изменения температуры и влажности в комнате
+    private Random random = new Random();
+    private double temperatureMaxStep = 0.12; // примерно 0.5% от средних значений
+    private double humidityMaxStep = 0.003;
+    private long maxStepTimeMs = 500;
+
+    @Override
+    public void run() {
+        // Пусть температура и влажность почти произвольно изменяются со временем,
+        // но со временем становится немного холоднее (комната остывает), а влажность
+        // немного растёт (потому что нужно иногда проветривать).
+        while (!Thread.interrupted()) {
+            temperature += (random.nextDouble() - 0.6) * 2 * temperatureMaxStep;
+            humidity += (random.nextDouble() - 0.4) * 2 * humidityMaxStep;
+
+            Utils.sleepRandomTime((long) (maxStepTimeMs * 0.5), maxStepTimeMs);
+        }
+    }
+}

lab3/src/main/java/ru/spbstu/telematics/java/Sensor.java

@@ -0,0 +1,46 @@
+package ru.spbstu.telematics.java;
+
+import java.util.Random;
+
+/* 
+ * Симулирует работу сенсоров, установленных в комнате.
+ */
+public class Sensor implements Runnable {
+    private Room room;
+
+    public Sensor(Room room) {
+        this.room = room;
+    }
+
+    // Температура
+    private volatile double temperature;
+
+    public double getTemperature() {
+        return temperature;
+    }
+
+    // Влажность
+    private volatile double humidity;
+
+    public double getHumidity() {
+        return humidity;
+    }
+
+    // Частота считывания значений с сенсоров
+    private long updateIntervalMs = 1000;
+
+    // Параметры произвольной ошибки измерений сенсоров
+    private Random random = new Random();
+    private double maxTemperatureError = 0.5;
+    private double maxHumidityError = 0.02;
+
+    @Override
+    public void run() {
+        while (!Thread.interrupted()) {
+            temperature = room.getTemperature() + (random.nextDouble() - 0.5) * 2 * maxTemperatureError;
+            humidity = room.getHumidity() + (random.nextDouble() - 0.5) * 2 * maxHumidityError;
+
+            Utils.sleep(updateIntervalMs);
+        }
+    }
+}

lab3/src/main/java/ru/spbstu/telematics/java/Settings.java

@@ -0,0 +1,52 @@
+package ru.spbstu.telematics.java;
+
+import java.util.Random;
+
+/* 
+ * Симулирует переодическое изменение настроек пользователем. 
+ */
+public class Settings implements Runnable {
+    private Room room;
+
+    private double temperature;
+
+    public double getTemperature() {
+        return temperature;
+    }
+
+    private double humidity;
+
+    public double getHumidity() {
+        return humidity;
+    }
+
+    public Settings(Room room, double temperature, double humidity) {
+        this.room = room;
+        this.temperature = temperature;
+        this.humidity = humidity;
+    }
+
+    // Параметры произвольного изменения настроек температуры и влажности в комнате
+    private Random random = new Random();
+    private double temperatureMaxStep = 6;
+    private double humidityMaxStep = 0.10;
+    private long maxStepTimeMs = 30000;
+
+    private void log(String string) {
+        System.out.printf("[Settings in room %s] %s\n", room.name, string);
+    }
+
+    @Override
+    public void run() {
+        while (!Thread.interrupted()) {
+            Utils.sleepRandomTime((long) (maxStepTimeMs * 0.5), maxStepTimeMs);
+
+            temperature += (random.nextDouble() - 0.5) * 2 * temperatureMaxStep;
+            humidity += (random.nextDouble() - 0.5) * 2 * humidityMaxStep;
+
+            log(String.format(
+                    "Changed to temperature %.2fC°, humidity %.2f%%",
+                    temperature, humidity));
+        }
+    }
+}

lab3/src/main/java/ru/spbstu/telematics/java/Utils.java

@@ -0,0 +1,21 @@
+package ru.spbstu.telematics.java;
+
+import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;
+
+public class Utils {
+    static public void sleep(long millis) {
+        try {
+            Thread.sleep(millis);
+        } catch (InterruptedException e) {
+            Thread.currentThread().interrupt();
+        }
+    }
+
+    static public void sleepRandomTime(long from, long to) {
+        try {
+            Thread.sleep(ThreadLocalRandom.current().nextLong(from, to));
+        } catch (InterruptedException e) {
+            Thread.currentThread().interrupt();
+        }
+    }
+}

lab3/src/test/java/ru/spbstu/telematics/java/AppTest.java

@@ -0,0 +1,78 @@
+package ru.spbstu.telematics.java;
+
+import org.junit.jupiter.api.Test;
+import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;
+
+import java.lang.management.ManagementFactory;
+import java.lang.management.ThreadMXBean;
+
+public class AppTest {
+
+    /**
+     * Тест проверяет, что при параллельном запуске всех потоков
+     * не возникает взаимной блокировки (deadlock).
+     */
+    @Test
+    void testNoDeadlock() throws InterruptedException {
+        Room room = new Room();
+        Settings settings = new Settings(room, 28.0, 0.4);
+        Controller controller = new Controller(room, settings);
+        Thread controllerThread = new Thread(controller);
+        Thread roomThread = new Thread(room);
+
+        controllerThread.start();
+        roomThread.start();
+
+        // Будем проверять наличие deadlock несколько раз с периодом 1 сек
+        // Общая длительность теста 10 секунд
+        ThreadMXBean threadBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
+        for (int i = 0; i < 10; i++) {
+            Thread.sleep(1000);
+
+            long[] threadIds = threadBean.findDeadlockedThreads();
+            // Если возвращается не null, значит обнаружен deadlock
+            assertNull(threadIds, "Обнаружен deadlock.");
+        }
+
+        controllerThread.interrupt();
+        roomThread.interrupt();
+
+        controllerThread.join();
+        roomThread.join();
+    }
+
+    /**
+     * Тест проверяет отсутствие гонок (race conditions),
+     * когда значения становятся очевидно некорректными или программа "падает".
+     */
+    @Test
+    void testNoRaceCondition() throws InterruptedException {
+        Room room = new Room();
+        Settings settings = new Settings(room, 25.0, 0.4);
+        Controller controller = new Controller(room, settings);
+        Thread controllerThread = new Thread(controller, "Controller-Thread");
+        Thread roomThread = new Thread(room, "Room-Thread");
+
+        controllerThread.start();
+        roomThread.start();
+
+        long startTime = System.currentTimeMillis();
+        long testDuration = 10000;
+
+        while (System.currentTimeMillis() - startTime < testDuration) {
+            double t = room.getTemperature();
+            double h = room.getHumidity();
+
+            assertTrue(t > -50 && t < 100, "Температура вышла за пределы допустимых значений, возможна гонка");
+            assertTrue(h >= -0.5 && h <= 1.5, "Влажность вышла за пределы допустимых значений, возможна гонка");
+
+            Thread.sleep(200);
+        }
+
+        controllerThread.interrupt();
+        roomThread.interrupt();
+
+        controllerThread.join();
+        roomThread.join();
+    }
+}

lab3/src/test/java/ru/spbstu/telematics/java/FanTests.java

@@ -0,0 +1,57 @@
+package ru.spbstu.telematics.java;
+
+import org.junit.jupiter.api.Test;
+import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
+import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;
+
+public class FanTests {
+    Room room;
+    double initialTemperature;
+    double initialHumidity;
+    Fan fan;
+    Thread fanThread;
+
+    @BeforeEach
+    public void setUp() {
+        room = new Room();
+        initialTemperature = room.getTemperature();
+        initialHumidity = room.getHumidity();
+        fan = new Fan(room);
+        fanThread = new Thread(fan);
+    }
+
+    /*
+     * Проверяет, что включенный вентилятор уменьшает влажность в комнате
+     * и при этом не изменяет температуру.
+     */
+    @Test
+    public void testFanOn() throws InterruptedException {
+        fan.turnOn();
+        fanThread.start();
+
+        Thread.sleep(5000);
+
+        assertEquals(initialTemperature, room.getTemperature());
+        assertTrue(initialHumidity > room.getHumidity());
+
+        fanThread.interrupt();
+        fanThread.join();
+    }
+
+    /*
+     * Проверяет, что выключенный вентилятор не изменяет температуру и влажность
+     * в комнате.
+     */
+    @Test
+    public void testFanOff() throws InterruptedException {
+        fanThread.start();
+
+        Thread.sleep(5000);
+
+        assertEquals(initialHumidity, room.getHumidity());
+        assertEquals(initialTemperature, room.getTemperature());
+
+        fanThread.interrupt();
+        fanThread.join();
+    }
+}

lab3/src/test/java/ru/spbstu/telematics/java/HeaterTests.java

@@ -0,0 +1,57 @@
+package ru.spbstu.telematics.java;
+
+import org.junit.jupiter.api.Test;
+import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
+import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;
+
+public class HeaterTests {
+    Room room;
+    double initialTemperature;
+    double initialHumidity;
+    Heater heater;
+    Thread heaterThread;
+
+    @BeforeEach
+    public void setUp() {
+        room = new Room();
+        initialTemperature = room.getTemperature();
+        initialHumidity = room.getHumidity();
+        heater = new Heater(room);
+        heaterThread = new Thread(heater);
+    }
+
+    /*
+     * Проверяет, что включенный нагреватель увеличивает температуру в комнате
+     * и при этом не изменяет влажность.
+     */
+    @Test
+    public void testHeaterOn() throws InterruptedException {
+        heater.turnOn();
+        heaterThread.start();
+
+        Thread.sleep(5000);
+
+        assertEquals(initialHumidity, room.getHumidity());
+        assertTrue(initialTemperature < room.getTemperature());
+
+        heaterThread.interrupt();
+        heaterThread.join();
+    }
+
+    /*
+     * Проверяет, что выключенный нагреватель не изменяет температуру и влажность
+     * в комнате.
+     */
+    @Test
+    public void testHeaterOff() throws InterruptedException {
+        heaterThread.start();
+
+        Thread.sleep(5000);
+
+        assertEquals(initialHumidity, room.getHumidity());
+        assertEquals(initialTemperature, room.getTemperature());
+
+        heaterThread.interrupt();
+        heaterThread.join();
+    }
+}

lab3/src/test/java/ru/spbstu/telematics/java/RoomTests.java

@@ -0,0 +1,26 @@
+package ru.spbstu.telematics.java;
+
+import org.junit.jupiter.api.Test;
+import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;
+
+public class RoomTests {
+    /*
+     * Проверяет, что температура и влажность изменяются со временем.
+     */
+    @Test
+    public void testTemperatureAndHumidityChange() throws InterruptedException {
+        Room room = new Room();
+        double initialTemperature = room.getTemperature();
+        double initialHumidity = room.getHumidity();
+
+        Thread thread = new Thread(room);
+        thread.start();
+        Thread.sleep(5000);
+
+        assertNotEquals(initialTemperature, room.getTemperature());
+        assertNotEquals(initialHumidity, room.getHumidity());
+
+        thread.interrupt();
+        thread.join();
+    }
+}

lab3/src/test/java/ru/spbstu/telematics/java/SensorTests.java

@@ -0,0 +1,54 @@
+package ru.spbstu.telematics.java;
+
+import org.junit.jupiter.api.Test;
+import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;
+
+public class SensorTests {
+    /*
+     * Моковый класс комнаты для упрощения тестирования сенсоров.
+     */
+    private class MockRoom extends Room {
+        double temperature;
+        double humidity;
+
+        public MockRoom(double temperature, double humidity) {
+            this.temperature = temperature;
+            this.humidity = humidity;
+        }
+
+        @Override
+        public double getTemperature() {
+            return temperature;
+        }
+
+        @Override
+        public double getHumidity() {
+            return humidity;
+        }
+    }
+
+    /*
+     * Проверяет, что сенсоры выдают реальную температуру и влажность комнаты в
+     * пределах
+     * некоторой погрешности.
+     */
+    @Test
+    public void testSensor() throws InterruptedException {
+        double initialTemperature = 30.0;
+        double initialHumidity = 0.8;
+        Room room = new MockRoom(initialTemperature, initialHumidity);
+
+        Sensor sensor = new Sensor(room);
+        Thread thread = new Thread(sensor);
+        thread.start();
+
+        for (int i = 0; i < 10; i++) {
+            Thread.sleep(1000);
+            assertTrue(Math.abs(initialTemperature - sensor.getTemperature()) <= 1);
+            assertTrue(Math.abs(initialHumidity - sensor.getHumidity()) <= 0.05);
+        }
+
+        thread.interrupt();
+        thread.join();
+    }
+}