為何會堵塞

2019-11-18 13:23:06

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　　堵塞狀態是前述四種狀態中最有趣的，值得我們作進一步的探討。線程被堵塞可能是由下述五方面的原因造成的：
　　(1) 調用sleep(毫秒數)，使線程進入“睡眠”狀態。在規定的時間內，這個線程是不會運行的。
　　(2) 用suspend()暫停了線程的執行。除非線程收到resume()消息，否則不會返回“可運行”狀態。
　　(3) 用wait()暫停了線程的執行。除非線程收到nofify()或者notifyAll()消息，否則不會變成“可運行”（是的，這看起來同原因2非常相象，但有一個明顯的區別是我們馬上要揭示的）。
　　(4) 線程正在等候一些IO（輸入輸出）操作完成。
　　(5) 線程試圖調用另一個對象的“同步”方法，但那個對象處于鎖定狀態，暫時無法使用。
　　亦可調用yield()（Thread類的一個方法）自動放棄CPU，以便其他線程能夠運行。然而，假如調度機制覺得我們的線程已擁有足夠的時間，并跳轉到另一個線程，就會發生同樣的事情。也就是說，沒有什么能防止調度機制重新啟動我們的線程。線程被堵塞后，便有一些原因造成它不能繼續運行。
　　下面這個例子展示了進入堵塞狀態的全部五種途徑。它們全都存在于名為Blocking.java的一個文件中，但在這兒采用散落的片斷進行解釋（大家可注重到片斷前后的“Continued”以及“Continuing”標志。利用第17章介紹的工具，可將這些片斷連結到一起）。首先讓我們看看基本的框架：
　　//: Blocking.java
　　// Demonstrates the various ways a thread
　　// can be blocked.
　　import java.awt.*;
　　import java.awt.event.*;
　　import java.applet.*;
　　import java.io.*;
　　//////////// The basic framework ///////////
　　class Blockable extends Thread {
　　 PRivate Peeker peeker;
　　 protected TextField state = new TextField(40);
　　 protected int i;
　　 public Blockable(Container c) {
　　 c.add(state);
　　 peeker = new Peeker(this, c);
　　 }
　　 public synchronized int read() { return i; }
　　 protected synchronized void update() {
　　 state.setText(getClass().getName()
　　 + " state: i = " + i);
　　 }
　　 public void stopPeeker() {
　　 // peeker.stop(); Deprecated in Java 1.2
　　 peeker.terminate(); // The preferred approach
　　 }
　　}
　　class Peeker extends Thread {
　　 private Blockable b;
　　 private int session;
　　 private TextField status = new TextField(40);
　　 private boolean stop = false;
　　 public Peeker(Blockable b, Container c) {
　　 c.add(status);
　　 this.b = b;
　　 start();
　　 }
　　 public void terminate() { stop = true; }
　　 public void run() {
　　 while (!stop) {
　　 status.setText(b.getClass().getName()
　　 + " Peeker " + (++session)
　　 + "; value = " + b.read());
　　 try {
　　 sleep(100);
　　 } catch (InterruptedException e){}
　　 }
　　 }
　　} ///:Continued
　　Blockable類打算成為本例所有類的一個基礎類。一個Blockable對象包含了一個名為state的TextField（文本字段），用于顯示出對象有關的信息。用于顯示這些信息的方法叫作update()。我們發現它用getClass.getName()來產生類名，而不是僅僅把它打印出來；這是由于update(0不知道自己為其調用的那個類的準確名字，因為那個類是從Blockable衍生出來的。
　　在Blockable中，變動指示符是一個int i；衍生類的run()方法會為其增值。
　　針對每個Bloackable對象，都會啟動Peeker類的一個線程。Peeker的任務是調用read()方法，檢查與自己關聯的Blockable對象，看看i是否發生了變化，最后用它的status文本字段報告檢查結果。注重read()和update()都是同步的，要求對象的鎖定能自由解除，這一點非常重要。
　　1. 睡眠
　　這個程序的第一項測試是用sleep()作出的：
　　///:Continuing
　　///////////// Blocking via sleep() ///////////
　　class Sleeper1 extends Blockable {
　　 public Sleeper1(Container c) { super(c); }
　　 public synchronized void run() {
　　 while(true) {
　　 i++;
　　 update();
　　 try {
　　 sleep(1000);
　　 } catch (InterruptedException e){}
　　 }
　　 }
　　}
　　class Sleeper2 extends Blockable {
　　 public Sleeper2(Container c) { super(c); }
　　 public void run() {
　　 while(true) {
　　 change();
　　 try {
　　 sleep(1000);
　　 } catch (InterruptedException e){}
　　 }
　　 }
　　 public synchronized void change() {
　　 i++;
　　 update();
　　 }
　　} ///:Continued
　　在Sleeper1中，整個run()方法都是同步的。我們可看到與這個對象關聯在一起的Peeker可以正常運行，直到我們啟動線程為止，隨后Peeker便會完全停止。這正是“堵塞”的一種形式：因為Sleeper1.run()是同步的，而且一旦線程啟動，它就肯定在run()內部，方法永遠不會放棄對象鎖定，造成Peeker線程的堵塞。
　　Sleeper2通過設置不同步的運行，提供了一種解決方案。只有change()方法才是同步的，所以盡管run()位于sleep()內部，Peeker仍然能訪問自己需要的同步方法——read()。在這里，我們可看到在啟動了Sleeper2線程以后，Peeker會持續運行下去。
　　2. 暫停和恢復
　　這個例子接下來的一部分引入了“掛起”或者“暫?！保⊿uspend）的概述。Thread類提供了一個名為suspend()的方法，可臨時中止線程；以及一個名為resume()的方法，用于從暫停處開始恢復線程的執行。顯然，我們可以推斷出resume()是由暫停線程外部的某個線程調用的。在這種情況下，需要用到一個名為Resumer（恢復器）的獨立類。演示暫停／恢復過程的每個類都有一個相關的恢復器。如下所示：
　　///:Continuing
　　/////////// Blocking via suspend() ///////////
　　class SuspendResume extends Blockable {
　　 public SuspendResume(Container c) {
　　 super(c);
　　 new Resumer(this);
　　 }
　　}
　　class SuspendResume1 extends SuspendResume {
　　 public SuspendResume1(Container c) { super(c);}
　　 public synchronized void run() {
　　 while(true) {
　　 i++;
　　 update();
　　 suspend(); // Deprecated in Java 1.2
　　 }
　　 }
　　}
　　class SuspendResume2 extends SuspendResume {
　　 public SuspendResume2(Container c) { super(c);}
　　 public void run() {
　　 while(true) {
　　 change();
　　 suspend(); // Deprecated in Java 1.2
　　 }
　　 }
　　 public synchronized void change() {
　　 i++;
　　 update();
　　 }
　　}
　　class Resumer extends Thread {
　　 private SuspendResume sr;
　　 public Resumer(SuspendResume sr) {
　　 this.sr = sr;
　　 start();
　　 }
　　 public void run() {
　　 while(true) {
　　 try {
　　 sleep(1000);
　　 } catch (InterruptedException e){}
　　 sr.resume(); // Deprecated in Java 1.2
　　 }
　　 }
　　} ///:Continued
　　SuspendResume1也提供了一個同步的run()方法。同樣地，當我們啟動這個線程以后，就會發現與它關聯的Peeker進入“堵塞”狀態，等候對象鎖被釋放，但那永遠不會發生。和往常一樣，這個問題在SuspendResume2里得到了解決，它并不同步整個run()方法，而是采用了一個單獨的同步change()方法。
　　對于Java 1.2，大家應注重suspend()和resume()已獲得強烈反對，因為suspend()包含了對象鎖，所以極易出現“死鎖”現象。換言之，很輕易就會看到許多被鎖住的對象在傻乎乎地等待對方。這會造成整個應用程序的“凝固”。盡管在一些老程序中還能看到它們的蹤跡，但在你寫自己的程序時，無論如何都應避免。本章稍后就會講述正確的方案是什么。
　　3. 等待和通知
　　通過前兩個例子的實踐，我們知道無論sleep()還是suspend()都不會在自己被調用的時候解除鎖定。需要用到對象鎖時，請務必注重這個問題。在另一方面，wait()方法在被調用時卻會解除鎖定，這意味著可在執行wait()期間調用線程對象中的其他同步方法。但在接著的兩個類中，我們看到run()方法都是“同步”的。在wait()期間，Peeker仍然擁有對同步方法的完全訪問權限。這是由于wait()在掛起內部調用的方法時，會解除對象的鎖定。
　　我們也可以看到wait()的兩種形式。第一種形式采用一個以毫秒為單位的參數，它具有與sleep()中相同的含義：暫停這一段規定時間。區別在于在wait()中，對象鎖已被解除，而且能夠自由地退出wait()，因為一個notify()可強行使時間流逝。
　　第二種形式不采用任何參數，這意味著wait()會持續執行，直到notify()介入為止。而且在一段時間以后，不會自行中止。
　　wait()和notify()比較非凡的一個地方是這兩個方法都屬于基礎類Object的一部分，不象

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