Java 程序中的多線程（四）

2019-11-18 10:47:40

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供稿：網(wǎng)友

　　作者： Neel V. Kumar
　　java 編程語言中的高級多線程支持
　　線程組
　　線程是被個別創(chuàng)建的，但可以將它們歸類到線程組中，以便于調(diào)試和監(jiān)視。只能在創(chuàng)建線程的同時將它與一個線程組相關(guān)聯(lián)。在使用大量線程的程序中，使用線程組組織線程可能很有幫助。可以將它們看作是計算機(jī)上的目錄和文件結(jié)構(gòu)。
　　線程間發(fā)信當(dāng)線程在繼續(xù)執(zhí)行前需要等待一個條件時，僅有 synchronized 要害字是不夠的。雖然 synchronized 要害字阻止并發(fā)更新一個對象，但它沒有實(shí)現(xiàn)線程間發(fā)信。Object 類為此提供了三個函數(shù)：wait()、notify() 和 notifyAll()。以全球氣候猜測程序為例。這些程序通過將地球分為許多單元，在每個循環(huán)中，每個單元的計算都是隔離進(jìn)行的，直到這些值趨于穩(wěn)定，然后相鄰單元之間就會交換一些數(shù)據(jù)。所以，從本質(zhì)上講，在每個循環(huán)中各個線程都必須等待所有線程完成各自的任務(wù)以后才能進(jìn)入下一個循環(huán)。這個模型稱為屏蔽同步，下例說明了這個模型：
　　屏蔽同步 public class BSync {
　　int totalThreads;
　　int currentThreads;
　　public BSync(int x) {
　　totalThreads = x;
　　currentThreads = 0;
　　}
　　public synchronized void waitForAll() {
　　currentThreads++;
　　if(currentThreads < totalThreads) {
　　try {
　　wait();
　　} catch (Exception e) {}
　　}
　　else {
　　currentThreads = 0;
　　notifyAll();
　　}
　　}
　　}
　　當(dāng)對一個線程調(diào)用 wait() 時，該線程就被有效阻塞，只到另一個線程對同一個對象調(diào)用 notify() 或 notifyAll() 為止。因此，在前一個示例中，不同的線程在完成它們的工作以后將調(diào)用 waitForAll() 函數(shù)，最后一個線程將觸發(fā) notifyAll() 函數(shù)，該函數(shù)將釋放所有的線程。第三個函數(shù) notify() 只通知一個正在等待的線程，當(dāng)對每次只能由一個線程使用的資源進(jìn)行訪問限制時，這個函數(shù)很有用。但是，不可能預(yù)知哪個線程會獲得這個通知，因為這取決于 Java 虛擬機(jī) (JVM) 調(diào)度算法。
　　將 CPU 讓給另一個線程
　　當(dāng)線程放棄某個稀有的資源（如數(shù)據(jù)庫連接或網(wǎng)絡(luò)端口）時，它可能調(diào)用 yield() 函數(shù)臨時降低自己的優(yōu)先級，以便某個其他線程能夠運(yùn)行。
　　守護(hù)線程
　　有兩類線程：用戶線程和守護(hù)線程。用戶線程是那些完成有用工作的線程。守護(hù)線程是那些僅提供輔助功能的線程。Thread 類提供了 setDaemon() 函數(shù)。Java 程序?qū)⑦\(yùn)行到所有用戶線程終止，然后它將破壞所有的守護(hù)線程。在 Java 虛擬機(jī) (JVM) 中，即使在 main 結(jié)束以后，假如另一個用戶線程仍在運(yùn)行，則程序仍然可以繼續(xù)運(yùn)行。
　　避免不提倡使用的方法
　　不提倡使用的方法是為支持向后兼容性而保留的那些方法，它們在以后的版本中可能出現(xiàn)，也可能不出現(xiàn)。Java 多線程支持在版本 1.1 和版本 1.2 中做了重大修訂，stop()、suspend() 和 resume() 函數(shù)已不提倡使用。這些函數(shù)在 JVM 中可能引入微妙的錯誤。雖然函數(shù)名可能聽起來很誘人，但請抵制誘惑不要使用它們。
　　調(diào)試線程化的程序
　　在線程化的程序中，可能發(fā)生的某些常見而討厭的情況是死鎖、活鎖、內(nèi)存損壞和資源耗盡。
　　死鎖
　　死鎖可能是多線程程序最常見的問題。當(dāng)一個線程需要一個資源而另一個線程持有該資源的鎖時，就會發(fā)生死鎖。這種情況通常很難檢測。但是，解決方案卻相當(dāng)好：在所有的線程中按相同的次序獲取所有資源鎖。例如，假如有四個資源 —A、B、C 和 D — 并且一個線程可能要獲取四個資源中任何一個資源的鎖，則請確保在獲取對 B 的鎖之前首先獲取對 A 的鎖，依此類推。假如“線程 1”希望獲取對 B 和 C 的鎖，而“線程 2”獲取了 A、C 和 D 的鎖，則這一技術(shù)可能導(dǎo)致阻塞，但它永遠(yuǎn)不會在這四個鎖上造成死鎖。
　　活鎖
　　當(dāng)一個線程忙于接受新任務(wù)以致它永遠(yuǎn)沒有機(jī)會完成任何任務(wù)時，就會發(fā)生活鎖。這個線程最終將超出緩沖區(qū)并導(dǎo)致程序崩潰。試想一個秘書需要錄入一封信，但她一直在忙于接電話，所以這封信永遠(yuǎn)不會被錄入。
　　內(nèi)存損壞
　　假如明智地使用 synchronized 要害字，則完全可以避免內(nèi)存錯誤這種氣死人的問題。
　　資源耗盡
　　某些系統(tǒng)資源是有限的，如文件描述符。多線程程序可能耗盡資源，因為每個線程都可能希望有一個這樣的資源。假如線程數(shù)相當(dāng)大，或者某個資源的侯選線程數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了可用的資源數(shù)，則最好使用資源池。一個最好的示例是數(shù)據(jù)庫連接池。只要線程需要使用一個數(shù)據(jù)庫連接，它就從池中取出一個，使用以后再將它返回池中。資源池也稱為資源庫。
　　調(diào)試大量的線程
　　有時一個程序因為有大量的線程在運(yùn)行而極難調(diào)試。在這種情況下，下面的這個類可能會派上用場： public class PRobe extends Thread {
　　public Probe() {}
　　public void run() {
　　while(true) {
　　Thread[] x = new Thread[100];
　　Thread.enumerate(x);
　　for(int i=0; i<100; i++) {
　　Thread t = x[i];
　　if(t == null)
　　break;
　　else
　　System.out.println(t.getName() + /"/t/" + t.getPriority()
　　+ /"/t/" + t.isAlive() + /"/t/" + t.isDaemon());
　　}
　　}
　　}
　　}
　　限制線程優(yōu)先級和調(diào)度
　　Java 線程模型涉及可以動態(tài)更改的線程優(yōu)先級。

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