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Java多线程:驾驭Synchronize的方法
 

Java多线程:驾驭Synchronize的方法

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    Java多线程:驾驭Synchronize的方法 Java多线程:驾驭Synchronize的方法 Document Transcript

    • Thinking:驾驭 synchronize 的方法 (资料来自 CSDN.NET) 一:多个客户端(jsp?servlet?)访问一个静态全局变量 Object xxx = ...getApplicationObject(); synchronized(xxx){ //更新该变量 } 二:有些容器也会用到,比如 Vector 和 Hashtable 就用了 synchronized 关键字 三:Array(1000)你给他附值,你就用 synchronized 因为附值要一定时间,这期间其他不能访问数组 ----------------- synchronized 关键字,它包括两种用法:synchronized 方法和 synchronized 块。 1. synchronized 方法:通过在方法声明中加入 synchronized 关键字来声明 synchronized 方法。如: public synchronized void accessVal(int newVal); synchronized 方法控制对类成员变量的访问:每个类实例对应一把锁,每个 synchronized 方 法都必须获得调用该方法的类实例的锁方能执行,否则所属线程阻塞,方法一旦执行,就独占 该锁,直到从该方法返回时才将锁释放,此后被阻塞的线程方能获得该锁,重新进入可执行状 态。这种机制确保了同一时刻对于每一个类实例,其所有声明为 synchronized 的成员函数中至 多只有一个处于可执行状态(因为至多只有一个能够获得该类实例对应的锁),从而有效避免 了类成员变量的访问冲突(只要所有可能访问类成员变量的方法均被声明为 synchronized)。 在 Java 中,不光是类实例,每一个类也对应一把锁,这样我们也可将类的静态成员函数声明 为 synchronized ,以控制其对类的静态成员变量的访问。 synchronized 方法的缺陷:若将一个大的方法声明为 synchronized 将会大大影响效率,典型 地,若将线程类的方法 run() 声明为 synchronized ,由于在线程的整个生命期内它一直在运 行,因此将导致它对本类任何 synchronized 方法的调用都永远不会成功。当然我们可以通过将 访问类成员变量的代码放到专门的方法中,将其声明为 synchronized ,并在主方法中调用来 解决这一问题,但是 Java 为我们提供了更好的解决办法,那就是 synchronized 块。 2. synchronized 块:通过 synchronized 关键字来声明 synchronized 块。语法如下: synchronized(syncObject) { //允许访问控制的代码 } } 许synchronized 块是这样一个代码块,其中的代码必须获得对象 syncObject (如前所述, 可以是类实例或类)的锁方能执行,具体机制同前所述。由于可以针对任意代码块,且可任意指 定上锁的对象,故灵活性较高。 ------------------------- ###静态(static)方法 synchronized 的问题###
    • 在 Java 中,使用 synchronized 关键字来进行线程的同步 一个设置了 synchronized 关键字的方法自动成为同步方法 进入方法则相当于以当前对象为信号量,上锁。退出时解锁。 Java 还提供了 wait()和 notify(),notifyAll()方法辅助进行同步 wait()会解锁当前的信号量,使线程进入堵塞状态。直到使用 同一信号量的 notify()或 notifyAll()来唤醒它。 线程在不同时刻有不同的状态,正在被执行时,即占有 CPU 时 我们称之为 Running 状态。那么其它的状态线程自然是不能运行啦。 很可能有多个线程都不能运行吧,但它们不能运行的原因却是各不相同的。 那么由于相同原因不能运行的线程就会存在一个“池 pool”中。 由于虚拟机线程调度而不运行的,处于 Runnable 池中,表示万事俱备, 只差 CPU,由于使用 synchronized 而阻塞的线程就会在对象锁 (object's lock pool)池中等待。而同步的方法中调用 wait()后,线程则会 在 wait 池中等待。这里要注意了,首先 wait()方法能得到执行说明当前线程 正在运行(在 Running 状态),从而说明它肯定拥有对象锁;第二,调用 wait()方法进入阻塞状态时,当前线程将释放对象锁(!!)第三, 在 notify()或 notifyAll()方法唤醒此线程时,它将进入 object's lock pool 池中等待,以重新获得对象锁。状态图如下所示。 Schedule (Runnable) <-------------> (Running) ^ | | | -- | synchronized wait() --must hav lock acquire lock | release lock | | | | | (Blocked in) | (Bolcked in ) ----------( object's )<---- ( object's ) ( lock pool) <---------- ( wait pool ) notify() ------------------------ 对一种特殊的资源——对象中的内存——Java 提供了内建的机制来防止它们的冲突。由于我们 通常将数据元素设为从属于 private(私有)类,然后只通过方法访问那些内存,所以只需将 一个特定的方法设为 synchronized(同步的),便可有效地防止冲突。在任何时刻,只可有一 个线程调用特定对象的一个 synchronized 方法(尽管那个线程可以调用多个对象的同步方法)。 下面列出简单的 synchronized 方法: synchronized void f() { /* ... */ } synchronized void g() { /* ... */ } 每个对象都包含了一把锁(也叫作“监视器”),它自动成为对象的一部分(不必为此写任何 特殊的代码)。调用任何 synchronized 方法时,对象就会被锁定,不可再调用那个对象的其他
    • 任何 synchronized 方法,除非第一个方法完成了自己的工作,并解除锁定。在上面的例子中, 如果为一个对象调用 f(),便不能再为同样的对象调用 g(),除非 f()完成并解除锁定。因此, 一个特定对象的所有 synchronized 方法都共享着一把锁,而且这把锁能防止多个方法对通用内 存同时进行写操作(比如同时有多个线程)。 每个类也有自己的一把锁(作为类的 Class 对象的一部分),所以 synchronized static 方法 可在一个类的范围内被相互间锁定起来,防止与 static 数据的接触。 ×××静态方法是对类锁定,普通方法是对对象锁定 ------------- import java.net.*; import java.io.*; public class SyncTest extends Thread { int whichfunc=0; public static void main(String [] args)throws Exception { SyncTest syn1=new SyncTest(1); SyncTest syn2=new SyncTest(2); syn1.join(); syn2.join(); } public SyncTest(int which) { whichfunc=which; start(); } public void run() { try{ if(whichfunc==1){ func1(); } else if(whichfunc==2) { func2(); } } catch(Exception e) { e.printStackTrace(); }
    • } private static int order=0; private synchronized static void func1()throws Exception { System.out.println("this is func1,value is "+order++); Thread.sleep(2000); System.out.println("end of func1,value is "+order); } private synchronized static void func2()throws Exception { System.out.println("this is func2,value is "+order++); Thread.sleep(2000); System.out.println("end of func2,value is "+order); } } 对比 func1 和 func2 如果两着都是 synchronized static 则两者被同步 如果两者都只是 static 而不是 synchronized,则不能被同步 如果两者都只是 synchronized 而不是 static 也不能被同步,因为他们不是同一对象的方法。 如果两者都是 synchronized,但是有一个不是 static 而另一个是, 也不能被同步 所以我认为 synchronized 作用在 static 方法前的时候,是对特定的 Class 对象在全局中同步。 synchronized 作用在非 static 方法前的时候,是对特定的对象同步。 http://www.javaworld.com/javaworld/jw-04-1999/jw-04-toolbox.html 但是非静态变量也可以模拟 static 方法的同步 例如对于上面两个例子中 func1 改为 private void func1()throws Exception { synchronized(this.getClass()) { System.out.println("this is func1,value is "+order++); Thread.sleep(2000); System.out.println("end of func1,value is "+order); } }
    • 效果是一样的。 非 static 方法是必须有所依托的对象的,而 static 方法在语义上是不需要有一个对象 。 synchronized 有作用域的问题,不是对整个 JVM 都有效,这一点必须明白。 synchronized 实际上是对一个锁的加琐和释放的问题。对非 static 方法,synchronized 的作 用域只是所依托的对象而不是全局唯一的,而 static 方法 synchronized 作用域是类的 Class 对象,由于这个对象是全局唯一的,所以 static 方法是一个时候只能有一个访问他。在这种意 义上我们也可以把 static 方法看看成是非 static 的方法,只不过是一个 Class 对象的方法。 因此 sync 同 static 是有关系的。 被 sync 的方法和块在某一时刻只有一个 thread 在调用他??? 当两个对象实例线程调用一个 sync 的非 static 方法时候,sync 不起任何作用,这是经过理论 和实践检验的。 --------------------------------------------------------------------- ---- 编写多线程的 Java 应用程序 如何避免当前编程中最常见的问题 Alex Roetter (aroetter@CS.Stanford.edu) Teton Data Systems 的软件工程师 2001 年 2 月 Java Thread API 允许程序员编写具有多处理机制优点的应用程序,在后台处理任务的同时保 持用户所需的交互感。Alex Roetter 介绍了 Java Thread API,并概述多线程可能引起的问题以 及常见问题的解决方案 几乎所有使用 AWT 或 Swing 编写的画图程序都需要多线程。但多线程程序会造成许多困难, 刚开始编程的开发者常常会发现他们被一些问题所折磨,例如不正确的程序行为或死锁。 在本文中,我们将探讨使用多线程时遇到的问题,并提出那些常见陷阱的解决方案。 线程是什么? 一个程序或进程能够包含多个线程,这些线程可以根据程序的代码执行相应的指令。多线程看上 去似乎在并行执行它们各自的工作,就像在一台计算机上运行着多个处理机一样。在多处理机计 算机上实现多线程时,它们确实 可以并行工作。和进程不同的是,线程共享地址空间。也就是说 多个线程能够读写相同的变量或数据结构。 编写多线程程序时,你必须注意每个线程是否干扰了其他线程的工作。可以将程序看作一个办公 室,如果不需要共享办公室资源或与其他人交流,所有职员就会独立并行地工作。某个职员若要 和其他人交谈,当且仅当该职员在“听”且他们两说同样的语言。此外,只有在复印机空闲且处 于可用状态(没有仅完成一半的复印工作,没有纸张阻塞等问题)时,职员才能够使用它。 在这 篇文章中你将看到,在 Java 程序中互相协作的线程就好像是在一个组织良好的机构中工作的 职员。
    • 在多线程程序中,线程可以从准备就绪队列中得到,并在可获得的系统 CPU 上运行。操作系统 可以将线程从处理器移到准备就绪队列或阻塞队列中,这种情况可以认为是处理器“挂起”了 该线程。同样,Java 虚拟机 (JVM) 也可以控制线程的移动——在协作或抢先模型中——从准备 就绪队列中将进程移到处理器中,于是该线程就可以开始执行它的程序代码。 协作式线程模型允许线程自己决定什么时候放弃处理器来等待其他的线程。程序开发员可以精确 地决定某个线程何时会被其他线程挂起,允许它们与对方有效地合作。 缺点在于某些恶意或是写 得不好的线程会消耗所有可获得的 CPU 时间,导致其他线程“饥饿”。 在抢占式线程模型中,操作系统可以在任何时候打断线程。通常会在它运行了一段时间(就是所 谓的一个时间片)后才打断它。这样的结果自然是没有线程能够不公平地长时间霸占处理器。然 而,随时可能打断线程就会给程序开发员带来其他麻烦。同样使用办公室的例子,假设某个职员 抢在另一人前使用复印机,但打印工作在未完成的时候离开了,另一人接着使用复印机时,该 复印机上可能就还有先前那名职员留下来的资料。 抢占式线程模型要求线程正确共享资源,协作 式模型却要求线程共享执行时间。由于 JVM 规范并没有特别规定线程模型,Java 开发员必须 编写可在两种模型上正确运行的程序。在了解线程以及线程间通讯的一些方面之后,我们可以看 到如何为这两种模型设计程序。 线程和 Java 语言 为了使用 Java 语言创建线程,你可以生成一个 Thread 类(或其子类)的对象,并给这个对 象发送 start() 消息。(程序可以向任何一个派生自 Runnable 接口的类对象发送 start() 消息。)每个线程动作的定义包含在该线程对象的 run() 方法中。run 方法就相当于 传统程序中的 main() 方法;线程会持续运行,直到 run() 返回为止,此时该线程便死了。 上锁 大多数应用程序要求线程互相通信来同步它们的动作。 Java 程序中最简单实现同步的方法就 在 是上锁。为了防止同时访问共享资源,线程在使用资源的前后可以给该资源上锁和开锁。假想给 复印机上锁,任一时刻只有一个职员拥有钥匙。 若没有钥匙就不能使用复印机。给共享变量上锁 就使得 Java 线程能够快速方便地通信和同步。某个线程若给一个对象上了锁,就可以知道没有 其他线程能够访问该对象。即使在抢占式模型中,其他线程也不能够访问此对象,直到上锁的线 程被唤醒、完成工作并开锁。那些试图访问一个上锁对象的线程通常会进入睡眠状态,直到上锁 的线程开锁。一旦锁被打开,这些睡眠进程就会被唤醒并移到准备就绪队列中。 在 Java 编程中,所有的对象都有锁。线程可以使用 synchronized 关键字来获得锁。在任一 时刻对于给定的类的实例,方法或同步的代码块只能被一个线程执行。这是因为代码在执行之前 要求获得对象的锁。继续我们关于复印机的比喻,为了避免复印冲突,我们可以简单地对复印资 源实行同步。如同下列的代码例子,任一时刻只允许一位职员使用复印资源。通过使用方法(在 Copier 对象中)来修改复印机状态。这个方法就是同步方法。只有一个线程能够执行一个 Copier 对象中同步代码,因此那些需要使用 Copier 对象的职员就必须排队等候。 class CopyMachine { public synchronized void makeCopies(Document d, int nCopies) { //only one thread executes this at a time } public void loadPaper() { //multiple
    • threads could access this at once! synchronized(this) { //only one thread accesses this at a time //feel free to use shared resources, overwrite members, etc. } }} Fine-grain 锁 在对象级使用锁通常是一种比较粗糙的方法。为什么要将整个对象都上锁,而不允许其他线程短 暂地使用对象中其他同步方法来访问共享资源?如果一个对象拥有多个资源,就不需要只为了 让一个线程使用其中一部分资源,就将所有线程都锁在外面。由于每个对象都有锁,可以如下所 示使用虚拟对象来上锁: class FineGrainLock { MyMemberClass x, y; Object xlock = new Object(), ylock = new Object(); public void foo() { synchronized(xlock) { //access x here } //do something here - but don't use shared resources synchronized(ylock) { //access y here } } public void bar() { synchronized(this) { //access both x and y here } //do something here - but don't use shared resources }} 若为了在方法级上同步,不能将整个方法声明为 synchronized 关键字。它们使用的是成员锁 而不是 synchronized 方法能够获得的对象级锁。 信号量 通常情况下,可能有多个线程需要访问数目很少的资源。假想在服务器上运行着若干个回答客户 端请求的线程。这些线程需要连接到同一数据库,但任一时刻只能获得一定数目的数据库连接。 你要怎样才能够有效地将这些固定数目的数据库连接分配给大量的线程?一种控制访问一组资 源的方法(除了简单地上锁之外),就是使用众所周知的信号量计数 (counting semaphore)。 信号量计数将一组可获得资源的管理封装起来。信号量是在简单上锁的基础上实现的,相当于能 令线程安全执行,并初始化为可用资源个数的计数器。例如我们可以将一个信号量初始化为可获 得的数据库连接个数。一旦某个线程获得了信号量,可获得的数据库连接数减一。线程消耗完资 源并释放该资源时,计数器就会加一。当信号量控制的所有资源都已被占用时,若有线程试图访 问此信号量,则会进入阻塞状态,直到有可用资源被释放。 信号量最常见的用法是解决“消费者-生产者问题”。当一个线程进行工作时,若另外一个线程 访问同一共享变量,就可能产生此问题。消费者线程只能在生产者线程完成生产后才能够访问数 据。使用信号量来解决这个问题,就需要创建一个初始化为零的信号量,从而让消费者线程访问 此信号量时发生阻塞。每当完成单位工作时,生产者线程就会向该信号量发信号(释放资源)。 每当消费者线程消费了单位生产结果并需要新的数据单元时,它就会试图再次获取信号量。因此 信号量的值就总是等于生产完毕可供消费的数据单元数。这种方法比采用消费者线程不停检查是 否有可用数据单元的方法要高效得多。因为消费者线程醒来后,倘若没有找到可用的数据单元, 就会再度进入睡眠状态,这样的操作系统开销是非常昂贵的。
    • 尽管信号量并未直接被 Java 语言所支持,却很容易在给对象上锁的基础上实现。一个简单的实 现方法如下所示: class Semaphore { private int count; public Semaphore(int n) { this.count = n; } public synchronized void acquire() { while(count == 0) { try { wait(); } catch (InterruptedException e) { //keep trying } } count--; } public synchronized void release() { count++; notify(); //alert a thread that's blocking on this semaphore }} 常见的上锁问题 不幸的是,使用上锁会带来其他问题。让我们来看一些常见问题以及相应的解决方法: 死锁。死锁是一个经典的多线程问题,因为不同的线程都在等待那些根本不可能被释放 的锁,从而导致所有的工作都无法完成。假设有两个线程,分别代表两个饥饿的人,他 们必须共享刀叉并轮流吃饭。他们都需要获得两个锁:共享刀和共享叉的锁。假如线程 "A" 获得了刀,而线程 "B" 获得了叉。线程 A 就会进入阻塞状态来等待获得叉,而线程 B 则阻塞来等待 A 所拥有的刀。这只是人为设计的例子,但尽管在运行时很难探测到, 这类情况却时常发生。虽然要探测或推敲各种情况是非常困难的,但只要按照下面几条 规则去设计系统,就能够避免死锁问题: • 让所有的线程按照同样的顺序获得一组锁。这种方法消除了 X 和 Y 的拥有者 分别等待对方的资源的问题。 • • 将多个锁组成一组并放到同一个锁下。前面死锁的例子中,可以创建一个银器 对象的锁。于是在获得刀或叉之前都必须获得这个银器的锁。 • • 将那些不会阻塞的可获得资源用变量标志出来。当某个线程获得银器对象的锁 时,就可以通过检查变量来判断是否整个银器集合中的对象锁都可获得。如果 是,它就可以获得相关的锁,否则,就要释放掉银器这个锁并稍后再尝试。 • • 最重要的是,在编写代码前认真仔细地设计整个系统。多线程是困难的,在开 始编程之前详细设计系统能够帮助你避免难以发现死锁的问题。 Volatile 变量 . volatile 关键字是 Java 语言为优化编译器设计的。以下面的代码为 例: class VolatileTest { public void foo() { boolean flag = false; if(flag) { //this could happen } }} 一个优化的编译器可能会判断出 if 部分的语句永远不会被执行,就根本不会编译这 部分的代码。如果这个类被多线程访问, flag 被前面某个线程设置之后,在它被 if
    • 语句测试之前,可以被其他线程重新设置。用 volatile 关键字来声明变量,就可以 告诉编译器在编译的时候,不需要通过预测变量值来优化这部分的代码。 无法访问的线程 有时候虽然获取对象锁没有问题,线程依然有可能进入阻塞状态。在 Java 编程中 IO 就是这类问题最好的例子。当线程因为对象内的 IO 调用而阻塞时,此 对象应当仍能被其他线程访问。该对象通常有责任取消这个阻塞的 IO 操作。造成阻塞调 用的线程常常会令同步任务失败。如果该对象的其他方法也是同步的,当线程被阻塞时 此对象也就相当于被冷冻住了。其他的线程由于不能获得对象的锁,就不能给此对象发 消息(例如,取消 IO 操作)。必须确保不在同步代码中包含那些阻塞调用,或确认在 一个用同步阻塞代码的对象中存在非同步方法。尽管这种方法需要花费一些注意力来保 证结果代码安全运行,但它允许在拥有对象的线程发生阻塞后,该对象仍能够响应其 他线程。 为不同的线程模型进行设计 判断是抢占式还是协作式的线程模型,取决于虚拟机的实现者,并根据各种实现而不同。因此, Java 开发员必须编写那些能够在两种模型上工作的程序。 正如前面所提到的,在抢占式模型中线程可以在代码的任何一个部分的中间被打断,除非那是 一个原子操作代码块。 原子操作代码块中的代码段一旦开始执行,就要在该线程被换出处理器之 前执行完毕。在 Java 编程中,分配一个小于 32 位的变量空间是一种原子操作,而此外象 double 和 long 这两个 64 位数据类型的分配就不是原子的。使用锁来正确同步共享资源的访 问,就足以保证一个多线程程序在抢占式模型下正确工作。 而在协作式模型中,是否能保证线程正常放弃处理器,不掠夺其他线程的执行时间,则完全取 决于程序员。调用 yield() 方法能够将当前的线程从处理器中移出到准备就绪队列中。另一个 方法则是调用 sleep() 方法,使线程放弃处理器,并且在 sleep 方法中指定的时间间隔内睡 眠。 正如你所想的那样,将这些方法随意放在代码的某个地方,并不能够保证正常工作。如果线程正 拥有一个锁(因为它在一个同步方法或代码块中),则当它调用 yield() 时不能够释放这个 锁。这就意味着即使这个线程已经被挂起,等待这个锁释放的其他线程依然不能继续运行。为了 缓解这个问题,最好不在同步方法中调用 yield 方法。将那些需要同步的代码包在一个同步块 中,里面不含有非同步的方法,并且在这些同步代码块之外才调用 yield。 另外一个解决方法则是调用 wait() 方法,使处理器放弃它当前拥有的对象的锁。如果对象在 方法级别上使同步的,这种方法能够很好的工作。因为它仅仅使用了一个锁。如果它使用 fine- grained 锁,则 wait() 将无法放弃这些锁。此外,一个因为调用 wait() 方法而阻塞的线程, 只有当其他线程调用 notifyAll() 时才会被唤醒。 线程和 AWT/Swing 在那些使用 Swing 和/或 AWT 包创建 GUI (用户图形界面)的 Java 程序中,AWT 事件句
    • 柄在它自己的线程中运行。开发员必须注意避免将这些 GUI 线程与较耗时间的计算工作绑在一 起,因为这些线程必须负责处理用户时间并重绘用户图形界面。换句话来说,一旦 GUI 线程处 于繁忙,整个程序看起来就象无响应状态。Swing 线程通过调用合适方法,通知那些 Swing callback (例如 Mouse Listener 和 Action Listener )。 这种方法意味着 listener 无论要做多 少事情,都应当利用 listener callback 方法产生其他线程来完成此项工作。目的便在于让 listener callback 更快速返回,从而允许 Swing 线程响应其他事件。 如果一个 Swing 线程不能够同步运行、响应事件并重绘输出,那怎么能够让其他的线程安全地 修改 Swing 的状态?正如上面提到的,Swing callback 在 Swing 线程中运行。因此他们能修改 Swing 数据并绘到屏幕上。 但是如果不是 Swing callback 产生的变化该怎么办呢?使用一个非 Swing 线程来修改 Swing 数据是不安全的。Swing 提供了两个方法来解决这个问题:invokeLater() 和 invokeAndWait()。为了修改 Swing 状态,只要简单地调用其中一个方法,让 Runnable 的对象来做这些工作。因为 Runnable 对象通常就是它们自身的线程,你可能会认为这些对象 会作为线程来执行。但那样做其实也是不安全的。 事实上,Swing 会将这些对象放到队列中,并 在将来某个时刻执行它的 run 方法。这样才能够安全修改 Swing 状态。 总结 Java 语言的设计,使得多线程对几乎所有的 Applet 都是必要的。特别是,IO 和 GUI 编程都需 要多线程来为用户提供完美的体验。如果依照本文所提到的若干基本规则,并在开始编程前仔细 设计系统——包括它对共享资源的访问等,你就可以避免许多常见和难以发觉的线程陷阱。 资料 • 参考 Java 2 平台上的 API 规范说明书(1.3 版标准):Java 2 API 文档. • 更多关于 JVM 对线程和上锁处理的信息,可以参阅 Java 虚拟机规范说明书. • Allen Holub 的 Taming Java Threads (APress, June 2000) 是一本极好的参考书 • 你可能还希望阅读 Allen 的文章 如果我是国王:关于解决 Java 编程语言线程问题 的建议 (developerWorks, October 2000), 里面阐述了一些被他称为“一门伟大语言 最虚弱之处”的问题。 关于作者 Alex Roetter 已经有数年关于用 Java 以及其他编程语言编写多线程应用程序的经验,在斯坦 福大学获得了计算机科学学士学位。你可以通过 aroetter@CS.Stanford.edu 与 Alex 联系。 ========================== 轻松使用线程: 同步不是敌人 我们什么时候需要同步,而同步的代价到底有多大?
    • Brian Goetz (brian@quiotix.com) 软件顾问,Quiotix 2001 年 7 月 与许多其它的编程语言不同,Java 语言规范包括对线程和并发的明确支持。语言本身支持并发, 这使得指定和管理共享数据的约束以及跨线程操作的计时变得更简单,但是这没有使得并发编 程的复杂性更易于理解。这个三部分的系列文章的目的在于帮助程序员理解用 Java 语言进行多 线程编程的一些主要问题,特别是线程安全对 Java 程序性能的影响。 请点击文章顶部或底部的讨论进入由 Brian Goetz 主持的 “Java 线程:技巧、窍门和技术” 讨论论坛,与本文作者和其他读者交流您对本文或整个多线程的想法。注意该论坛讨论的是使用 多线程时遇到的所有问题,而并不限于本文的内容。 大多数编程语言的语言规范都不会谈到线程和并发的问题;因为一直以来,这些问题都是留给 平台或操作系统去详细说明的。但是,Java 语言规范(JLS)却明确包括一个线程模型,并提供 了一些语言元素供开发人员使用以保证他们程序的线程安全。 对线程的明确支持有利也有弊。它使得我们在写程序时更容易利用线程的功能和便利,但同时也 意味着我们不得不注意所写类的线程安全,因为任何类都很有可能被用在一个多线程的环境内。 许多用户第一次发现他们不得不去理解线程的概念的时候,并不是因为他们在写创建和管理线 程的程序,而是因为他们正在用一个本身是多线程的工具或框架。任何用过 Swing GUI 框架或 写过小服务程序或 JSP 页的开发人员(不管有没有意识到)都曾经被线程的复杂性困扰过。 Java 设计师是想创建一种语言,使之能够很好地运行在现代的硬件,包括多处理器系统上。要 达到这一目的,管理线程间协调的工作主要推给了软件开发人员;程序员必须指定线程间共享 数据的位置。在 Java 程序中,用来管理线程间协调工作的主要工具是 synchronized 关键 字。在缺少同步的情况下,JVM 可以很自由地对不同线程内执行的操作进行计时和排序。在大部 分情况下,这正是我们想要的,因为这样可以提高性能,但它也给程序员带来了额外的负担, 他们不得不自己识别什么时候这种性能的提高会危及程序的正确性。 synchronized 真正意味着什么? 大部分 Java 程序员对同步的块或方法的理解是完全根据使用互斥(互斥信号量)或定义一个 临界段(一个必须原子性地执行的代码块)。虽然 synchronized 的语义中确实包括互斥和 原子性,但在管程进入之前和在管程退出之后发生的事情要复杂得多。 synchronized 的语义确实保证了一次只有一个线程可以访问被保护的区段,但同时还包括 同步线程在主存内互相作用的规则。理解 Java 内存模型(JMM)的一个好方法就是把各个线程 想像成运行在相互分离的处理器上,所有的处理器存取同一块主存空间,每个处理器有自己的 缓存,但这些缓存可能并不总和主存同步。在缺少同步的情况下,JMM 会允许两个线程在同一个 内存地址上看到不同的值。而当用一个管程(锁)进行同步的时候,一旦申请加了锁,JMM 就会 马上要求该缓存失效,然后在它被释放前对它进行刷新(把修改过的内存位置写回主存)。不难 看出为什么同步会对程序的性能影响这么大;频繁地刷新缓存代价会很大。
    • 使用一条好的运行路线 如果同步不适当,后果是很严重的:会造成数据混乱和争用情况,导致程序崩溃,产生不正确 的结果,或者是不可预计的运行。更糟的是,这些情况可能很少发生且具有偶然性(使得问题很 难被监测和重现)。如果测试环境和开发环境有很大的不同,无论是配置的不同,还是负荷的不 同,都有可能使得这些问题在测试环境中根本不出现,从而得出错误的结论:我们的程序是正 确的,而事实上这些问题只是还没出现而已。 争用情况定义 争用情况是一种特定的情况: 另一方面,不当或过度地使用同步会导致其它问题,比如性能 两个或更多的线程或进程读 很差和死锁。当然,性能差虽然不如数据混乱那么严重,但也 或写一些共享数据,而最终 是一个严重的问题,因此同样不可忽视。编写优秀的多线程程 结果取决于这些线程是如何 被调度计时的。争用情况可 序需要使用好的运行路线,足够的同步可以使您的数据不发生 能会导致不可预见的结果和 混乱,但不需要滥用到去承担死锁或不必要地削弱程序性能的 隐蔽的程序错误。 风险。 同步的代价有多大? 由于包括缓存刷新和设置失效的过程,Java 语言中的同步块通常比许多平台提供的临界段设备 代价更大,这些临界段通常是用一个原子性的“test and set bit”机器指令实现的。即使一个 程序只包括一个在单一处理器上运行的单线程,一个同步的方法调用仍要比非同步的方法调用 慢。如果同步时还发生锁定争用,那么性能上付出的代价会大得多,因为会需要几个线程切换和 系统调用。 幸运的是,随着每一版的 JVM 的不断改进,既提高了 Java 程序的总体性能,同时也相对减少 了同步的代价,并且将来还可能会有进一步的改进。此外,同步的性能代价经常是被夸大的。一 个著名的资料来源就曾经引证说一个同步的方法调用比一个非同步的方法调用慢 50 倍。虽然这 句话有可能是真的,但也会产生误导,而且已经导致了许多开发人员即使在需要的时候也避免 使用同步。 严格依照百分比计算同步的性能损失并没有多大意义,因为一个无争用的同步给一个块或方法 带来的是固定的性能损失。而这一固定的延迟带来的性能损失百分比取决于在该同步块内做了多 少工作。对一个 空方法的同步调用可能要比对一个空方法的非同步调用慢 20 倍,但我们多长 时间才调用一次空方法呢?当我们用更有代表性的小方法来衡量同步损失时,百分数很快就下 降到可以容忍的范围之内。 表 1 把一些这种数据放在一起来看。它列举了一些不同的实例,不同的平台和不同的 JVM 下一 个同步的方法调用相对于一个非同步的方法调用的损失。在每一个实例下,我运行一个简单的程 序,测定循环调用一个方法 10,000,000 次所需的运行时间,我调用了同步和非同步两个版 本,并比较了结果。表格中的数据是同步版本的运行时间相对于非同步版本的运行时间的比率; 它显示了同步的性能损失。每次运行调用的都是清单 1 中的简单方法之一。 表格 1 中显示了同步方法调用相对于非同步方法调用的相对性能;为了用绝对的标准测定性能 损失,必须考虑到 JVM 速度提高的因素,这并没有在数据中体现出来。在大多数测试中,每个 JVM 的更高版本都会使 JVM 的总体性能得到很大提高,很有可能 1.4 版的 Java 虚拟机发行 的时候,它的性能还会有进一步的提高。
    • 表 1. 无争用同步的性能损失 JDK staticEmp empt fetc hashmapGe singleto create ty y h t n Linux / JDK 1.1 9.2 2.4 2.5 n/a 2.0 1.42 Linux / IBM Java SDK 1.1 33.9 18.4 14.1 n/a 6.9 1.2 Linux / JDK 1.2 2.5 2.2 2.2 1.64 2.2 1.4 Linux / JDK 1.3 (no JIT) 2.52 2.58 2.02 1.44 1.4 1.1 Linux / JDK 1.3 -server 28.9 21.0 39.0 1.87 9.0 2.3 Linux / JDK 1.3 -client 21.2 4.2 4.3 1.7 5.2 2.1 Linux / IBM Java SDK 1.3 8.2 33.4 33.4 1.7 20.7 35.3 Linux / gcj 3.0 2.1 3.6 3.3 1.2 2.4 2.1 Solaris / JDK 1.1 38.6 20.1 12.8 n/a 11.8 2.1 Solaris / JDK 1.2 39.2 8.6 5.0 1.4 3.1 3.1 Solaris / JDK 1.3 (no JIT) 2.0 1.8 1.8 1.0 1.2 1.1 Solaris / JDK 1.3 -client 19.8 1.5 1.1 1.3 2.1 1.7 Solaris / JDK 1.3 -server 1.8 2.3 53.0 1.3 4.2 3.2 清单 1. 基准测试中用到的简单方法 public static void staticEmpty() { } public void empty() { } public Object fetch() { return field; } public Object singleton() { if (singletonField == null) singletonField = new Object(); return singletonField; } public Object hashmapGet() { return hashMap.get("this"); } public Object create() { return new Object(); } 这些小基准测试也阐明了存在动态编译器的情况下解释性能结果所面临的挑战。对于 1.3 JDK 在有和没有 JIT 时,数字上的巨大差异需要给出一些解释。对那些非常简单的方法(empty 和 fetch),基准测试的本质(它只是执行一个几乎什么也不做的紧凑的循环)使得 JIT 可以动 态地编译整个循环,把运行时间压缩到几乎没有的地步。但在一个实际的程序中,JIT 能否这样 做就要取决于很多因素了,所以,无 JIT 的计时数据可能在做公平对比时更有用一些。在任何 情况下,对于更充实的方法( create 和 hashmapGet),JIT 就不能象对更简单些的方法 那样使非同步的情况得到巨大的改进。另外,从数据中看不出 JVM 是否能够对测试的重要部分 进行优化。同样,在可比较的 IBM 和 Sun JDK 之间的差异反映了 IBM Java SDK 可以更大程度 地优化非同步的循环,而不是同步版本代价更高。这在纯计时数据中可以明显地看出(这里不提 供)。 从这些数字中我们可以得出以下结论:对非争用同步而言,虽然存在性能损失,但在运行许多 不是特别微小的方法时,损失可以降到一个合理的水平;大多数情况下损失大概在 10% 到 200% 之间(这是一个相对较小的数目)。所以,虽然同步每个方法是不明智的(这也会增加死
    • 锁的可能性),但我们也不需要这么害怕同步。这里使用的简单测试是说明一个无争用同步的代 价要比创建一个对象或查找一个 HashMap 的代价小。 由于早期的书籍和文章暗示了无争用同步要付出巨大的性能代价,许多程序员就竭尽全力避免 同步。这种恐惧导致了许多有问题的技术出现,比如说 double-checked locking(DCL)。许多 关于 Java 编程的书和文章都推荐 DCL,它看上去真是避免不必要的同步的一种聪明的方法, 但实际上它根本没有用,应该避免使用它。DCL 无效的原因很复杂,已超出了本文讨论的范围 (要深入了解,请参阅参考资料里的链接)。 不要争用 假设同步使用正确,若线程真正参与争用加锁,您也能感受到同步对实际性能的影响。并且无争 用同步和争用同步间的性能损失差别很大;一个简单的测试程序指出争用同步比无争用同步慢 50 倍。把这一事实和我们上面抽取的观察数据结合在一起,可以看出使用一个争用同步的代价 至少相当于创建 50 个对象。 所以,在调试应用程序中同步的使用时,我们应该努力减少实际争用的数目,而根本不是简单 地试图避免使用同步。这个系列的第 2 部分将把重点放在减少争用的技术上,包括减小锁的粒 度、减小同步块的大小以及减小线程间共享数据的数量。 什么时候需要同步? 要使您的程序线程安全,首先必须确定哪些数据将在线程间共享。如果正在写的数据以后可能被 另一个线程读到,或者正在读的数据可能已经被另一个线程写过了,那么这些数据就是共享数 据,必须进行同步存取。有些程序员可能会惊讶地发现,这些规则在简单地检查一个共享引用是 否非空的时候也用得上。 许多人会发现这些定义惊人地严格。有一种普遍的观点是,如果只是要读一个对象的字段,不需 要请求加锁,尤其是在 JLS 保证了 32 位读操作的原子性的情况下,它更是如此。但不幸的是, 这个观点是错误的。除非所指的字段被声明为 volatile,否则 JMM 不会要求下面的平台提供 处理器间的缓存一致性和顺序连贯性,所以很有可能,在某些平台上,没有同步就会读到陈旧 的数据。有关更详细的信息,请参阅参考资料。 在确定了要共享的数据之后,还要确定要如何保护那些数据。在简单情况下,只需把它们声明为 volatile 即可保护数据字段;在其它情况下,必须在读或写共享数据前请求加锁,一个很好 的经验是明确指出使用什么锁来保护给定的字段或对象,并在你的代码里把它记录下来。 还有一点值得注意的是,简单地同步存取器方法(或声明下层的字段为 volatile)可能并不 足以保护一个共享字段。可以考虑下面的示例: ... private int foo; public synchronized int getFoo() { return foo; } public synchronized void setFoo(int f) { foo = f; }
    • 如果一个调用者想要增加 foo 属性值,以下完成该功能的代码就不是线程安全的: ... setFoo(getFoo() + 1); 如果两个线程试图同时增加 foo 属性值,结果可能是 foo 的值增加了 1 或 2,这由计时决 定。调用者将需要同步一个锁,才能防止这种争用情况;一个好方法是在 JavaDoc 类中指定同 步哪个锁,这样类的调用者就不需要自己猜了。 以上情况是一个很好的示例,说明我们应该注意多层次粒度的数据完整性;同步存取器方法确 保调用者能够存取到一致的和最近版本的属性值,但如果希望属性的将来值与当前值一致,或 多个属性间相互一致,我们就必须同步复合操作 — 可能是在一个粗粒度的锁上。 如果情况不确定,考虑使用同步包装 有时,在写一个类的时候,我们并不知道它是否要用在一个共享环境里。我们希望我们的类是线 程安全的,但我们又不希望给一个总是在单线程环境内使用的类加上同步的负担,而且我们可 能也不知道使用这个类时合适的锁粒度是多大。幸运的是,通过提供同步包装,我们可以同时达 到以上两个目的。Collections 类就是这种技术的一个很好的示例;它们是非同步的,但在框架 中定义的每个接口都有一个同步包装(例如, Collections.synchronizedMap()),它 用一个同步的版本来包装每个方法。 结论 虽然 JLS 给了我们可以使我们的程序线程安全的工具,但线程安全也不是天上掉下来的馅饼。 使用同步会蒙受性能损失,而同步使用不当又会使我们承担数据混乱、结果不一致或死锁的风险 幸运的是,在过去的几年内 JVM 有了很大的改进,大大减少了与正确使用同步相关的性能损失。 通过仔细分析在线程间如何共享数据,适当地同步对共享数据的操作,可以使得您的程序既是 线程安全的,又不会承受过多的性能负担。 参考资料 • 请点击文章顶部或底部的讨论进入由 Brian Goetz 主持的,关于“Java 线程:技巧、 窍门和技术”的 讨论论坛。 • Jack Shirazi 编写的 Java Performance Tuning(O'Reilly & Associates, 2000) 可以为在 Java 平台上解决性能问题提供指导。本书引用的与本书一起提供的参考资料 提供了很好的性能调试技巧。 • Dov Bulka 的 Java Performance and Scalability,第 1 卷:Server-Side Programming Techniques(Addison-Wesley,2000)提供了大量的设计技巧和诀窍, 可帮助您增强自己的应用程序的性能。
    • • Steve Wilson 和 Jeff Kesselman 的 Java Platform Performance: Strategies and Tactics(Addison-Wesley,2000)为有经验的 Java 程序员提供了生成快速、有效的 Java 代码的技术。 • Brian Goetz 最近的著作“Double-checked locking: Clever, but broken”(JavaWorld,2001 年 2 月)详细探索了 JMM 并描述了特定情况下不使用 同步的惊人后果。 • 公认的多线程权威 Allen Holub 在他的文章“警告:多处理器世界中的线程” (JavaWorld,2001 年 2 月)中揭示了为什么用于减少同步负担的大多数技巧都不起 作用。 • Peter Haggar 描述了怎样用固定的,循环的顺序获取多个锁定以避免死锁 (developerWorks,2000 年 9 月)。 • 在他的文章“编写多线程 Java 应用”(developerWorks,2001 年 9 月)中,Alex Roetter 介绍了 Java Thread API,概括了多线程涉及的问题,并为一般性的问题提 供了解决方案。 • Doug Lea 的 Concurrent Programming in Java,第 2 版(Addison-Wesley,1999) 是关于 Java 语言中多线程编程的敏感问题的权威书籍。 • “同步和 Java 内存模型”摘录自 Doug Lea 的关于 synchronized 的实际意义的 著作。 • Bill Pugh 的 Java 内存模型为您学习 JMM 提供了一个很好的起点。 • “Double Checked Locking is Broken”声明描述了为什么 DCL 在用 Java 语言实现 时没有用。 • Bill Joy、Guy Steele 和 James Gosling 的 The Java Language Specification,第 2 版(Addison-Wesley,2000)的第 17 章描述了 Java 内存模型的深层细节问题。 • IBM 的这篇文章描述了如何 优化 WebSphere 中的加锁使不同的事务处理并发地读取 同一个状态且仅在更新的时候检查数据完整性。 • IBM T.J. Watson 研究中心有一整个项目组投入到 性能管理中。 • 请在 developerWorks Java 技术专区查找更多的参考资料。 关于作者 Brian Goetz 是一名软件顾问,并且过去 15 年来一直是专业的软件开发人员。他是 Quiotix,
    • 一家坐落在 Los Altos,California 的软件开发和咨询公司的首席顾问。请通过 brian@quiotix.com 与 Brian 联系。 ============================================== 如果我是国王:关于解决 Java 编程语言线程问题的建议 Allen Holub 自由撰稿人 2000 年 10 月 Allen Holub 指出,Java 编程语言的线程模型可能是此语言中最薄弱的部分。它完全不适合实 际复杂程序的要求,而且也完全不是面向对象的。本文建议对 Java 语言进行重大修改和补充, 以解决这些问题。 Java 语言的线程模型是此语言的一个最难另人满意的部分。尽管 Java 语言本身就支持线程编 程是件好事,但是它对线程的语法和类包的支持太少,只能适用于极小型的应用环境。 关于 Java 线程编程的大多数书籍都长篇累牍地指出了 Java 线程模型的缺陷,并提供了解决 这些问题的急救包(Band-Aid/邦迪创可贴)类库。我称这些类为急救包,是因为它们所能解决的 问题本应是由 Java 语言本身语法所包含的。从长远来看,以语法而不是类库方法,将能产生更 高效的代码。这是因为编译器和 Java 虚拟器 (JVM) 能一同优化程序代码,而这些优化对于类 库中的代码是很难或无法实现的。 在我的 Taming Java Threads》 《 (请参阅参考资料)书中以及本文中,我进一步建议对 Java 编 程语言本身进行一些修改,以使得它能够真正解决这些线程编程的问题。本文和我这本书的主要 区别是,我在撰写本文时进行了更多的思考, 所以对书中的提议加以了提高。这些建议只是尝试 性的 -- 只是我个人对这些问题的想法,而且实现这些想法需要进行大量的工作以及同行们的 评价。但这是毕竟是一个开端,我有意为解决这些问题成立一个专门的工作组,如果您感兴趣, 请发 e-mail 到 threading@holub.com。一旦我真正着手进行,我就会给您发通知。 这里提出的建议是非常大胆的。有些人建议对 Java 语言规范 (JLS)(请参阅参考资料)进行细 微和少量的修改以解决当前模糊的 JVM 行为,但是我却想对其进行更为彻底的改进。 在实际草稿中,我的许多建议包括为此语言引入新的关键字。虽然通常要求不要突破一个语言的 现有代码是正确的,但是如果该语言的并不是要保持不变以至于过时的话,它就必须能引入新 的关键字。为了使引入的关键字与现有的标识符不产生冲突,经过细心考虑,我将使用一个 ($) 字符,而这个字符在现有的标识符中是非法的。(例如,使用 $task,而不是 task)。此时需要编 译器的命令行开关提供支持,能使用这些关键字的变体,而不是忽略这个美元符号。 task (任务)的概念 Java 线程模型的根本问题是它完全不是面向对象的。面向对象 (OO) 设计人员根本不按线程角 度考虑问题;他们考虑的是同步信息异步信息(同步信息被立即处理 -- 直到信息处理完成才 返回消息句柄;异步信息收到后将在后台处理一段时间 -- 而早在信息处理结束前就返回消息
    • 句柄)。Java 编程语言中的 Toolkit.getImage() 方法就是异步信息的一个好例子 。 getImage() 的消息句柄将被立即返回,而不必等到整个图像被后台线程取回。 这是面向对象 (OO) 的处理方法。但是,如前所述,Java 的线程模型是非面向对象的。一个 Java 编程语言线程实际上只是一个 run() 过程,它调用了其它的过程。在这里就根本没有对 象、异步或同步信息以及其它概念。 对于此问题,在我的书中深入讨论过的一个解决方法是,使用一个 Active_object。active 对象是可以接收异步请求的对象,它在接收到请求后的一段时间内以后台方式得以处理。在 Java 编程语言中,一个请求可被封装在一个对象中。例如,你可以把一个通过 Runnable 接 口实现的实例传送给此 active 对象,该接口的 run() 方法封装了需要完成的工作。该 runnable 对象被此 active 对象排入到队列中,当轮到它执行时,active 对象使用一个后台 线程来执行它。 在一个 active 对象上运行的异步信息实际上是同步的,因为它们被一个单一的服务线程按顺 序从队列中取出并执行。因此,使用一个 active 对象以一种更为过程化的模型可以消除大多数 的同步问题。 在某种意义上,Java 编程语言的整个 Swing/AWT 子系统是一个 active 对象。向一个 Swing 队列传送一条讯息的唯一安全的途径是,调用一个类似 SwingUtilities.invokeLater() 的方法,这样就在 Swing 事件队列上发送了一个 runnable 对象,当轮到它执行时, Swing 事件处理线程将会处理它。 那么我的第一个建议是,向 Java 编程语言中加入一个 task(任务)的概念,从而将 active 对象集成到语言中。( task 的概念是从 Intel 的 RMX 操作系统和 Ada 编程语言借鉴过来的。 大多数实时操作系统都支持类似的概念。) 一个任务有一个内置的 active 对象分发程序,并自动管理那些处理异步信息的全部机制。 定义一个任务和定义一个类基本相同,不同的只是需要在任务的方法前加一个 asynchronous 修饰符来指示 active 对象的分配程序在后台处理这些方法。请参考我的书中 第九章的基于类方法,再看以下的 file_io 类,它使用了在 Taming Java Threads》 《 中所讨论 的 Active_object 类来实现异步写操作: interface Exception_handler { void handle_exception( Throwable e ); } class File_io_task dispatcher = new Active_object(); final OutputStream file; final Exception_handler String file_name, Exception_handler handler ) throws IO new FileOutputStream( file_name ); this.handler = handler; } public void writ { // The following call asks the active-object dispatcher // to enqueue the Runn // queue. A thread associated with the active object // dequeues the runnable objects and e one at a time. dispatcher.dispatch ( new Runnable() { public { try { byte[] copy new byte[ bytes.length ]; System.arrayCopy( bytes, 0, copy, 0, bytes.length ); file.write( copy ); } problem ) { handler.handle_exception( problem ); } } ); } }
    • 所有的写请求都用一个 dispatch() 过程调用被放在 active-object 的输入队列中排队。在 后台处理这些异步信息时出现的任何异常 (exception) 都由 Exception_handler 对象处 理,此 Exception_handler 对象被传送到 File_io_task 的构造函数中。您要写内容到 文件时,代码如下: File_io_task io = new File_io_task ( "foo.txt" Exception_handler { public void handle( Throwable e ) { e.printStackTrace(); } } //... io.write( some_bytes ); 这种基于类的处理方法,其主要问题是太复杂了 -- 对于一个这样简单的操作,代码太杂了。向 Java 语言引入 $task 和 $asynchronous 关键字后,就可以按下面这样重写以前的代码: $task File_io $error{ $.printStackTrace(); } { OutputStream file; File_io( String file_name ) throws IOException { file = new FileOutputStream( file_name ); } asynchronous public write( byte[] bytes ) { file.write( bytes ); } } 注意,异步方法并没有指定返回值,因为其句柄将被立即返回,而不用等到请求的操作处理完 成后。所以,此时没有合理的返回值。对于派生出的模型, $task 关键字和 class 一样同效 $task 可以实现接口、继承类和继承的其它任务。标有 asynchronous 关键字的方法由 $task 在后台处理。其它的方法将同步运行,就像在类中一样。 $task 关键字可以用一个可选的 $error 从句修饰 (如上所示),它表明对任何无法被异步 方法本身捕捉的异常将有一个缺省的处理程序。我使用 $ 来代表被抛出的异常对象。如果没有 指定 $error 从句,就将打印出一个合理的出错信息(很可能是堆栈跟踪信息)。 注意,为确保线程安全,异步方法的参数必须是不变 (immutable) 的。运行时系统应通过相关 语义来保证这种不变性(简单的复制通常是不够的)。 所有的 task 对象必须支持一些伪信息 (pseudo-message),例如: some_task.close() 在此调用后发送的任何异步信息都产生一个 TaskClosedException。 但是,在 active 对象队列上等候的消息仍能被提供。 some_task.join() 调用程序被阻断,直到此任务关闭、而且所有未完成的请求都被处理完 毕。 除了常用的修饰符(public 等),task 关键字还应接受一个 $pooled(n) 修饰符,它导致 task 使用一个线程池,而不是使用单个线程来运行异步请求。 指定了所需线程池的大小;必 n 要时,此线程池可以增加,但是当不再需要线程时,它应该缩到原来的大小。伪域 (pseudo- field) $pool_size 返回在 $pooled(n) 中指定的原始 n 参数值。
    • 在 Taming Java Threads》 《 的第八章中,我给出了一个服务器端的 socket 处理程序,作为线程 池的例子。它是关于使用线程池的任务的一个好例子。其基本思路是产生一个独立对象,它的任 务是监控一个服务器端的 socket。每当一个客户机连接到服务器时,服务器端的对象会从池中 抓取一个预先创建的睡眠线程,并把此线程设置为服务于客户端连接。socket 服务器会产出一 个额外的客户服务线程,但是当连接关闭时,这些额外的线程将被删除。实现 socket 服务器的 推荐语法如下: public $pooled(10) $task Client_handler { PrintWriter log = new PrintWriter( System.out ); public asynchronous void handle( Socket connection_to_the_client ) { log.println("writing"); // client-handling code goes here. Every call to // handle() is executed on its own thread, but 10 // threads are pre-created for this purpose. Additional // threads are created on an as-needed basis, but are // discarded when handle() returns. } } $task Socket_server { ServerSocket server; Client_handler client_handlers = new Client_handler(); public Socket_server( int port_number ) { server = new ServerSocket(port_number); } public $asynchronous listen(Client_handler client) { // This method is executed on its own thread. while( true ) { client_handlers.handle( server.accept() ); } } } //... Socket_server = new Socket_server( the_port_number ); server.listen() Socket_server 对象使用一个独立的后台线程处理异步的 listen() 请求,它封装 socket 的“接受”循环。当每个客户端连接时,listen() 请求一个 Client_handler 通 过调用 handle() 来处理请求。每个 handle() 请求在它们自己的线程中执行(因为这是一 个 $pooled 任务)。 注意,每个传送到 $pooled $task 的异步消息实际上都使用它们自己的线程来处理。典型情 况下,由于一个 $pooled $task 用于实现一个自主操作;所以对于解决与访问状态变量有 关的潜在的同步问题,最好的解决方法是在 $asynchronous 方法中使用 this 是指向的对 象的一个独有副本。 这就是说,当向一个 $pooled $task 发送一个异步请求时,将执行一个 clone() 操作,并且此方法的 this 指针会指向此克隆对象。线程之间的通信可通过对 static 区的同步访问实现。 改进 synchronized 虽然在多数情况下, $task 消除了同步操作的要求,但是不是所有的多线程系统都用任务来 实现。所以,还需要改进现有的线程模块。 synchronized 关键字有下列缺点: • 无法指定一个超时值。 • 无法中断一个正在等待请求锁的线程。 • 无法安全地请求多个锁 。(多个锁只能以依次序获得。) 解决这些问题的办法是:扩展 synchronized 的语法,使它支持多个参数和能接受一个超时 说明(在下面的括弧中指定)。下面是我希望的语法:
    • synchronized(x && y && z) 获得 x、y 和 z 对象的锁。 synchronized(x || y || z) 获得 x、y 或 z 对象的锁。 synchronized( (x && y ) || z) 对于前面代码的一些扩展。 synchronized(...)[1000] 设置 1 秒超时以获得一个锁。 synchronized[1000] f(){...} 在进入 f() 函数时获得 this 的锁,但可有 1 秒超时。 TimeoutException 是 RuntimeException 派生类,它在等待超时后即被抛出。 超时是需要的,但还不足以使代码强壮。您还需要具备从外部中止请求锁等待的能力。所以,当 向一个等待锁的线程传送一个 interrupt() 方法后,此方法应抛出一个 SynchronizationException 对象,并中断等待的线程。这个异常应是 RuntimeException 的一个派生类,这样不必特别处理它。 对 synchronized 语法这些推荐的更改方法的主要问题是,它们需要在二进制代码级上修改。 而目前这些代码使用进入监控(enter-monitor)和退出监控(exit-monitor)指令来实现 synchronized。而这些指令没有参数,所以需要扩展二进制代码的定义以支持多个锁定请求。 但是这种修改不会比在 Java 2 中修改 Java 虚拟机的更轻松,但它是向下兼容现存的 Java 代码。 另一个可解决的问题是最常见的死锁情况,在这种情况下,两个线程都在等待对方完成某个操 作。设想下面的一个例子(假设的): class Broken{ Object lock1 = new Object(); Object lock2 = new Object(); void a() { synchronized( lock1 ) { synchronized( lock2 ) { // do something } } } void b() { synchronized( lock2 ) { synchronized( lock1 ) { // do something } } } 设想一个线程调用 a(),但在获得 lock1 之后在获得 lock2 之前被剥夺运行权。 第二个 线程进入运行,调用 b(),获得了 lock2,但是由于第一个线程占用 lock1,所以它无法获 得 lock1,所以它随后处于等待状态。 此时第一个线程被唤醒,它试图获得 lock2,但是由于 被第二个线程占据,所以无法获得。此时出现死锁。下面的 synchronize-on-multiple-objects 的语法可解决这个问题: //... void a() { synchronized( lock1 && lock2 ) { } } void b() { synchronized( lock2 && lock3 ) { } } 编译器(或虚拟机)会重新排列请求锁的顺序,使 lock1 总是被首先获得,这就消除了死锁。 但是,这种方法对多线程不一定总成功,所以得提供一些方法来自动打破死锁。一个简单的办法 就是在等待第二个锁时常释放已获得的锁。这就是说,应采取如下的等待方式,而不是永远等待
    • while( true ) { try { synchronized( some_lock )[10] { // do the work here. break; } } catch( TimeoutException e ) { continue; } } 如果等待锁的每个程序使用不同的超时值,就可打破死锁而其中一个线程就可运行。我建议用以 下的语法来取代前面的代码: synchronized( some_lock )[] { // do the work here. } synchronized 语句将永远等待,但是它时常会放弃已获得的锁以打破潜在的死锁可能。在理 想情况下,每个重复等待的超时值比前一个相差一随机值。 改进 wait() 和 notify() wait()/notify() 系统也有一些问题: • 无法检测 wait() 是正常返回还是因超时返回。 • 无法使用传统条件变量来实现处于一个“信号”(signaled)状态。 • 太容易发生嵌套的监控(monitor)锁定。 超时检测问题可以通过重新定义 wait() 使它返回一个 boolean 变量 (而不是 void ) 来 解决。一个 true 返回值指示一个正常返回,而 false 指示因超时返回。 基于状态的条件变量的概念是很重要的。如果此变量被设置成 false 状态,那么等待的线程将 要被阻断,直到此变量进入 true 状态;任何等待 true 的条件变量的等待线程会被自动释 放。 (在这种情况下,wait() 调用不会发生阻断。 通过如下扩展 notify() 的语法,可以 )。 支持这个功能: notify(); 释放所有等待的线程,而不改变其下面的条件变量的状态。 notify(true); 把条件变量的状态设置为 true 并释放任何等待的进程。其后对于 wait() 的调用不会发生阻断。 notify(false); 把条件变量的状态设置为 false (其后对于 wait() 的调用会发生阻断)。 嵌套监控锁定问题非常麻烦,我并没有简单的解决办法。嵌套监控锁定是一种死锁形式,当某个 锁的占有线程在挂起其自身之前不释放锁时,会发生这种嵌套监控封锁。下面是此问题的一个例 子(还是假设的),但是实际的例子是非常多的: class Stack{ LinkedList list = new LinkedList(); public synchronized void push(Object x) { synchronized(list) { list.addLast( x ); notify(); } } public synchronized Object pop() { synchronized(list) { if( list.size() <= 0 ) wait(); return list.removeLast(); } }}
    • 此例中,在 get() 和 put() 操作中涉及两个锁:一个在 Stack 对象上,另一个在 LinkedList 对象上。下面我们考虑当一个线程试图调用一个空栈的 pop() 操作时的情况。此 线程获得这两个锁,然后调用 wait() 释放 Stack 对象上 的锁,但是没有释放在 list 上 的锁。 如果此时第二个线程试图向堆栈中压入一个对象,它会在 synchronized(list) 语句 上永远挂起,而且永远不会被允许压入一个对象。由于第一个线程等待的是一个非空栈,这样就 会发生死锁。这就是说,第一个线程永远无法从 wait() 返回,因为由于它占据着锁,而导致 第二个线程永远无法运行到 notify() 语句。 在这个例子中,有很多明显的办法来解决问题:例如,对任何的方法都使用同步。但是在真实世 界中,解决方法通常不是这么简单。 一个可行的方法是,在 wait() 中按照反顺序释放当前线程获取的所有锁,然后当等待条件 满足后,重新按原始获取顺序取得它们。但是,我能想象出利用这种方式的代码对于人们来说简 直无法理解,所以我认为它不是一个真正可行的方法。如果您有好的方法,请给我发 e-mail。 我也希望能等到下述复杂条件被实现的一天。例如: (a && (b || c)).wait(); 其中 a、b 和 c 是任意对象。 修改 Thread 类 同时支持抢占式和协作式线程的能力在某些服务器应用程序中是基本要求,尤其是在想使系统 达到最高性能的情况下。我认为 Java 编程语言在简化线程模型上走得太远了,并且 Java 编程 语言应支持 Posix/Solaris 的“绿色(green)线程”和“轻便(lightweight)进程”概念(在“ (Taming Java Threads”第一章中讨论)。 这就是说,有些 Java 虚拟机的实现(例如在 NT 上的 Java 虚拟机)应在其内部仿真协作式进程,其它 Java 虚拟机应仿真抢占式线程。而且向 Java 虚拟机加入这些扩展是很容易的。 一个 Java 的 Thread 应始终是抢占式的。这就是说,一个 Java 编程语言的线程应像 Solaris 的轻便进程一样工作。 Runnable 接口可以用于定义一个 Solaris 式的“绿色线程 ”,此线程必需能把控制权转给运行在相同轻便进程中的其它绿色线程。 例如,目前的语法: class My_thread implements Runnable { public void run(){ /*...*/ } } new Thread( new My_thread ); 能有效地为 Runnable 对象产生一个绿色线程,并把它绑定到由 Thread 对象代表的轻便进 程中。这种实现对于现有代码是透明的,因为它的有效性和现有的完全一样。 把 Runnable 对象想成为绿色线程,使用这种方法,只需向 Thread 的构造函数传递几个 Runnable 对象,就可以扩展 Java 编程语言的现有语法,以支持在一个单一轻便线程有多个 绿色线程。(绿色线程之间可以相互协作,但是它们可被运行在其它轻便进程 (Thread 对象)
    • 上的绿色进程(Runnable 对象) 抢占。)。例如,下面的代码会为每个 runnable 对象创建一 个绿色线程,这些绿色线程会共享由 Thread 对象代表的轻便进程。 new Thread( new My_runnable_object(), new My_other_runnable_object() ); 现有的覆盖(override)Thread 对象并实现 run() 的习惯继续有效,但是它应映射到一个 被绑定到一轻便进程的绿色线程。(在 Thread() 类中的缺省 run() 方法会在内部有效地创 建第二个 Runnable 对象。) 线程间的协作 应在语言中加入更多的功能以支持线程间的相互通信。目前,PipedInputStream 和 PipedOutputStream 类可用于这个目的。但是对于大多数应用程序,它们太弱了。我建议向 Thread 类加入下列函数: 1. 增加一个 wait_for_start() 方法,它通常处于阻塞状态,直到一个线程的 run() 方法启动。 (如果等待的线程在调用 run 之前被释放,这没有什么问题)。 用这 种方法,一个线程可以创建一个或多个辅助线程,并保证在创建线程继续执行操作之 前,这些辅助线程会处于运行状态。 2. (向 Object 类)增加 $send (Object o) 和 Object=$receive() 方法,它 们将使用一个内部阻断队列在线程之间传送对象。 阻断队列应作为第一个 $send() 调 用的副产品被自动创建。 $send() 调用会把对象加入队列。 $receive() 调用通常 处于阻塞状态,直到有一个对象被加入队列,然后它返回此对象。这种方法中的变量应 支持设定入队和出队的操作超时能力: $send (Object o, long timeout) 和 $receive (long timeout)。 对于读写锁的内部支持 读写锁的概念应内置到 Java 编程语言中。读写器锁在“Taming Java Threads”(和其它地方) 中有详细讨论,概括地说:一个读写锁支持多个线程同时访问一个对象,但是在同一时刻只有 一个线程可以修改此对象,并且在访问进行时不能修改。读写锁的语法可以借用 synchronized 关键字: static Object global_resource; //... public void a() { $reading( global_resource ) { // While in this block, other threads requesting read // access to global_resource will get it, but threads // requesting write access will block. } } public void b() { $writing( global_resource ) { // Blocks until all ongoing read or write operations on // global_resource are complete. No read or write // operation or global_resource can be initiated while // within this block. } } public $reading void c() { // just like $reading(this)... } public $writing void d() { // just like $writing(this)... } 对于一个对象,应该只有在 $writing 块中没有线程时,才支持多个线程进入 $reading 块。在进行读操作时,一个试图进入 $writing 块的线程会被阻断,直到读线程退出
    • $reading 块。 当有其它线程处于 $writing 块时,试图进入 $reading 或 $writing 块的线程会被阻断,直到此写线程退出 $writing 块。 如果读和写线程都在等待,缺省情况下,读线程会首先进行。但是,可以使用 $writer_priority 属性修改类的定义来改变这种缺省方式。如: $write_priority class IO{ $writing write( byte[] data ) { //... } $reading byte[] read( ) { //... }} 访问部分创建的对象应是非法的 当前情况下,JLS 允许访问部分创建的对象。例如,在一个构造函数中创建的线程可以访问正被 创建的对象,既使此对象没有完全被创建。下面代码的结果无法确定: class Broken { private long x; Broken() { new Thread() { public void run() { x = -1; } }.start(); x = 0; } } 设置 x 为 -1 的线程可以和设置 x 为 0 的线程同时进行。所以,此时 x 的值无法预测。 对此问题的一个解决方法是,在构造函数没有返回之前,对于在此构造函数中创建的线程,既 使它的优先级比调用 new 的线程高,也要禁止运行它的 run() 方法。 这就是说,在构造函数返回之前, start() 请求必须被推迟。 另外,Java 编程语言应可允许构造函数的同步。换句话说,下面的代码(在当前情况下是非法 的)会象预期的那样工作: class Illegal { private long x; synchronized Broken() { new Thread() { public void run() { synchronized( Illegal.this ) { x = -1; } } }.start(); x = 0; } } 我认为第一种方法比第二种更简洁,但实现起来更为困难。 volatile 关键字应象预期的那样工作 JLS 要求保留对于 volatile 操作的请求。大多数 Java 虚拟机都简单地忽略了这部分内容,这 是不应该的。在多处理器的情况下,许多主机都出现了这种问题,但是它本应由 JLS 加以解决 的。如果您对这方面感兴趣,马里兰大学的 Bill Pugh 正在致力于这项工作(请参阅参考资 料)。 访问的问题 如果缺少良好的访问控制,会使线程编程非常困难。大多数情况下,如果能保证线程只从同步子
    • 系统中调用,不必考虑线程安全(threadsafe)问题。我建议对 Java 编程语言的访问权限概念做 如下限制; 1. 应精确使用 package 关键字来限制包访问权。 我认为当缺省行为的存在是任何一种计 算机语言的一个瑕疵,我对现在存在这种缺省权限感到很迷惑(而且这种缺省是“包 (package)”级别的而不是“私有(private)”)。在其它方面,Java 编程语言都不提 供等同的缺省关键字。 虽然使用显式的 package 的限定词会破坏现有代码,但是它将 使代码的可读性更强,并能消除整个类的潜在错误 (例如,如果访问权是由于错误被 忽略,而不是被故意忽略)。 2. 重新引入 private protected,它的功能应和现在的 protected 一样,但是不 应允许包级别的访问。 3. 允许 private private 语法指定“实现的访问”对于所有外部对象是私有的,甚 至是当前对象是的同一个类的。 对于“.”左边的唯一引用(隐式或显式)应是 this。 4. 扩展 public 的语法,以授权它可制定特定类的访问。例如,下面的代码应允许 Fred 类的对象可调用 some_method(),但是对其它类的对象,这个方法应是私有 的。 5. public(Fred) void some_method() { } 6. 这种建议不同于 C++ 的 "friend" 机制。 在 "friend" 机制中,它授权一个类访问另 一个类的所有私有部分。在这里,我建议对有限的方法集合进行严格控制的访问。用这 种方法,一个类可以为另一个类定义一个接口,而这个接口对系统的其余类是不可见 的。一个明显的变化是: public(Fred, Wilma) void some_method() { } 7. 除非域引用的是真正不变(immutable)的对象或 static final 基本类型,否则所有 域的定义应是 private。对于一个类中域的直接访问违反了 OO 设计的两个基本规则: 抽象和封装。从线程的观点来看,允许直接访问域只使对它进行非同步访问更容易一些 8. 增加 $property 关键字。带有此关键字的对象可被一个“bean 盒”应用程序访问, 这个程序使用在 Class 类中定义的反射操作(introspection) API,否则与 private private 同效。 $property 属性可用在域和方法,这样现有的 JavaBean getter/setter 方法可以很容易地被定义为属性。 不变性(immutability) 由于对不变对象的访问不需要同步,所以在多线程条件下,不变的概念(一个对象的值在创建 后不可更改)是无价的。Java 编程言语中,对于不变性的实现不够严格,有两个原因: • 对于一个不变对象,在其被未完全创建之前,可以对它进行访问。这种访问对于某些域 可以产生不正确的值。 • 对于恒定 (类的所有域都是 final) 的定义太松散。对于由 final 引用指定的对象, 虽然引用本身不能改变,但是对象本身可以改变状态。 第一个问题可以解决,不允许线程在构造函数中开始执行 (或者在构造函数返回之前不能执行 开始请求)。
    • 对于第二个问题,通过限定 final 修饰符指向恒定对象,可以解决此问题。这就是说,对于一 个对象,只有所有的域是 final,并且所有引用的对象的域也都是 final,此对象才真正是恒 定的。为了不打破现有代码,这个定义可以使用编译器加强,即只有一个类被显式标为不变时, 此类才是不变类。方法如下: $immutable public class Fred { // all fields in this class must be final, and if the // field is a reference, all fields in the referenced // class must be final as well (recursively). static int x constant = 0; // use of `final` is optional when $immutable // is present. } 有了 $immutable 修饰符后,在域定义中的 final 修饰符是可选的。 最后,当使用内部类(inner class)后,在 Java 编译器中的一个错误使它无法可靠地创建不变 对象。当一个类有重要的内部类时(我的代码常有),编译器经常不正确地显示下列错误信息: "Blank final variable 'name' may not have been initialized.It must be assigned a value in an initializer, or in every constructor." 既使空的 final 在每个构造函数中都有初始化,还是会出现这个错误信息。自从在 1.1 版本中 引入内部类后,编译器中一直有这个错误。在此版本中(三年以后),这个错误依然存在。现在 该是改正这个错误的时候了。 对于类级域的实例级访问 除了访问权限外,还有一个问题,即类级(静态)方法和实例(非静态)方法都能直接访问类 级(静态)域。这种访问是非常危险的,因为实例方法的同步不会获取类级的锁,所以一个 synchronized static 方法和一个 synchronized 方法还是能同时访问类的域。改正此 问题的一个明显的方法是,要求在实例方法中只有使用 static 访问方法才能访问非不变类 的 static 域。当然,这种要求需要编译器和运行时间检查。在这种规定下,下面的代码是非 法的: class Broken { static long x; synchronized static void f() { x = 0; } synchronized void g() { x = -1; } }; 由于 f() 和 g() 可以并行运行,所以它们能同时改变 x 的值(产生不定的结果)。请记住, 这里有两个锁:static 方法要求属于 Class 对象的锁,而非静态方法要求属于此类实例的 锁。当从实例方法中访问非不变 static 域时,编译器应要求满足下面两个结构中的任意一个 class Broken { static long x; synchronized private static accessor( long value ) { x = value; } synchronized static void f() { x = 0; } synchronized void g() { accessor( -1 ); } } 或则,编译器应获得读/写锁的使用:
    • class Broken { static long x; synchronized static void f() { $writing(x){ x = 0 }; } synchronized void g() { $writing(x){ x = -1 }; } } 另外一种方法是(这也是一种理想的方法)-- 编译器应自动使用一个读/写锁来同步访问非不 变 static 域,这样,程序员就不必担心这个问题。 后台线程的突然结束 当所有的非后台线程终止后,后台线程都被突然结束。当后台线程创建了一些全局资源(例如一 个数据库连接或一个临时文件),而后台线程结束时这些资源没有被关闭或删除就会导致问题。 对于这个问题,我建议制定规则,使 Java 虚拟机在下列情况下不关闭应用程序: 1. 有任何非后台线程正在运行,或者: 2. 有任何后台线程正在执行一个 synchronized 方法或 synchronized 代码块。 后台线程在它执行完 synchronized 块或 synchronized 方法后可被立即关闭。 重新引入 stop() 、 suspend() 和 resume() 关键字 由于实用原因这也许不可行,但是我希望不要废除 stop() (在 Thread 和 ThreadGroup 中)。但是,我会改变 stop() 的语义,使得调用它时不会破坏已有代码。 但是,关于 stop() 的问题,请记住,当线程终止后,stop() 将释放所有锁,这样可能潜在地使正在此对象上工 作的线程进入一种不稳定(局部修改)的状态。由于停止的线程已释放它在此对象上的所有锁, 所以这些对象无法再被访问。 对于这个问题,可以重新定义 stop() 的行为,使线程只有在不占有任何锁时才立即终止。如 果它占据着锁,我建议在此线程释放最后一个锁后才终止它。可以使用一个和抛出异常相似的机 制来实现此行为。被停止线程应设置一个标志,并且当退出所有同步块时立即测试此标志。如果 设置了此标志,就抛出一个隐式的异常,但是此异常应不再能被捕捉并且当线程结束时不会产 生任何输出。注意,微软的 NT 操作系统不能很好地处理一个外部指示的突然停止(abrupt)。 (它不把 stop 消息通知动态连接库,所以可能导致系统级的资源漏洞。)这就是我建议使用类 似异常的方法简单地导致 run() 返回的原因。 与这种和异常类似的处理方法带来的实际问题是,你必需在每个 synchronized 块后都插入 代码来测试“stopped”标志。并且这种附加的代码会降低系统性能并增加代码长度。我想到的另 外一个办法是使 stop() 实现一个“延迟的(lazy)”停止,在这种情况下,在下次调用 wait() 或 yield() 时才终止。我还想向 Thread 中加入一个 isStopped() 和 stopped() 方法(此时,Thread 将像 isInterrupted() 和 interrupted() 一样工作, 但是会检测 “stop-requested”的状态)。这种方法不向第一种那样通用,但是可行并且不会产 生过载。 应把 suspend() 和 resume() 方法放回到 Java 编程语言中,它们是很有用的,我不想被 当成是幼儿园的小孩。由于它们可能产生潜在的危险(当被挂起时,一个线程可以占据一个锁) 而去掉它们是没有道理的。请让我自己来决定是否使用它们。如果接收的线程正占据着锁,Sun
    • 公司应该把它们作为调用 suspend() 的一个运行时间异常处理(run-time exception);或者 更好的方法是,延迟实际的挂起过程,直到线程释放所有的锁。 被阻断的 I/O 应正确工作 应该能打断任何被阻断的操作,而不是只让它们 wait() 和 sleep()。我在“Taming Java Threads”的第二章中的 socket 部分讨论了此问题。但是现在,对于一个被阻断的 socket 上 的 I/O 操作,打断它的唯一办法是关闭这个 socket,而没有办法打断一个被阻断的文件 I/O 操作。例如,一旦开始一个读请求并且进入阻断状态后,除非到它实际读出一些东西,否则线程 一直出于阻断状态。既使关掉文件句柄也不能打断读操作。 还有,程序应支持 I/O 操作的超时。所有可能出现阻断操作的对象(例如 InputStream 对象) 也都应支持这种方法: InputStream s = ...; s.set_timeout( 1000 ); 这和 Socket 类的 setSoTimeout(time) 方法是等价的。同样地,应该支持把超时作为参数 传递到阻断的调用。 ThreadGroup 类 ThreadGroup 应该实现 Thread 中能够改变线程状态的所有方法。我特别想让它实现 join() 方法,这样我就可等待组中的所有线程的终止。 总结 以上是我的建议。就像我在标题中所说的那样,如果我是国王...(哎)。我希望这些改变(或其 它等同的方法)最终能被引入 Java 语言中。我确实认为 Java 语言是一种伟大的编程语言;但 是我也认为 Java 的线程模型设计得还不够完善,这是一件很可惜的事情。但是,Java 编程语 言正在演变,所以还有可提高的前景。 参考资料 • 本文是对 Taming Java Threads 的更新摘编。该书探讨了在 Java 语言中多线程编程 的陷阱和问题,并提供了一个与线程相关的 Java 程序包来解决这些问题。 • 马里兰大学的 Bill Pugh 正在致力修改 JLS 来提高其线程模型。Bill 的提议并不如 本文所推荐的那么广,他主要致力于让现有的线程模型以更为合理方式运行。更多信息 可从 www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/ 获得。 • 从 Sun 网站可找到全部 Java 语言的规范。 • 要从一个纯技术角度来审视线程,参阅 Doug Lea 编著的 Concurrent Programming in Java: Design Principles and Patterns 第二版。这是本很棒的书,但是它的风格 是非常学术化的并不一定适合所有的读者。 《 Taming Java Threads》 对 是个很好的补充 读物。 • 由 Scott Oaks 和 Henry Wong 编写的 Java Threads 比 Taming Java Threads 要轻 量些,但是如果您从未编写过线程程序这本书更为适合。Oaks 和 Wong 同样实现了 Holub 提供的帮助类,而且看看对同一问题的不同解决方案总是有益的。
    • • 由 Bill Lewis 和 Daniel J. Berg 编写的 Threads Primer: A Guide to Multithreaded Programming 是对线程(不限于 Java)的很好入门介绍。 • Java 线程的一些技术信息可在 Sun 网站上找到。 • 在 "Multiprocessor Safety and Java" 中 Paul Jakubik 讨论了多线程系统的 SMP 问题。 作者简介 Allen Holub 从 1979 年起就开始致力于计算机行业。他在各种杂志 (Dr. Dobb's Journal 、Programmers Journal、 Byte、MSJ 和其它杂志) 上发表了大量的文章。他为网络杂志 JavaWorld 撰写 “Java 工具箱”专栏,也为 IBM developerWorks 组件技术专区 撰写“OO- 设计流程”栏目。他还领导着 ITWorld 编程理论和实践讨论组。 Allen 撰写了八本书籍,最近新出的一本讨论了 Java 线程的陷阱和缺陷《Taming Java Threads 。他长期从事设计和编制面向对象软件。从事了 8 年的 C++ 编程工作后,Allen 在 》 1996 年由 C++ 转向 Java。他现在视 C++ 为一个噩梦,其可怕的经历正被逐渐淡忘。他从 1982 年起就自己和为加利弗尼亚大学伯克利分校教授计算机编程(首先是 C,然后是 C++ 和 MFC, 现在是面向对象设计和 Java)。 Allen 也提供 Java 和面向对象设计方面的公众课程和私授 (in-house) 课程。他还提供面向对象设计的咨询并承包 Java 编程项目。请通过此 Web 站点和 Allen 取得联系并获取信息:www.holub.com。 Trackback: http://tb.blog.csdn.net/TrackBack.aspx?PostId=81874 [收藏到我的网摘] pigrain 发表于 2004 年 08 月 23 日 01:19:00 相关文章: • java 线程 2004-12-10 mse_sun_com • Java 中的线程续 2004-10-04 LSMXCOOL • TIJ 阅读笔记(第十三章) 2005-04-05 ayace • Java 线程的深入探讨 2001-03-29 jeffreyren • 介绍 Java 中线程、线程类及 Runnable 2004-08-28 duoshanx
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