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JAVA基础:Java Thread应该注意的问题
2006-09-21 14:21:07           
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Java的线程编程非常简单。但有时会看到一些关于线程的错误用法。下面列出一些应该注意的问题。

1.同步对象的恒定性
All java objects are references.

对于局部变量和参数来说,java里面的int, float, double, boolean等基本数据类型,都在栈上。这些基本类型是无法同步的;java里面的对象(根对象是Object),全都在堆里,指向对象的reference在栈上。

java中的同步对象,实际上是对于reference所指的“对象地址”进行同步。
需要注意的问题是,千万不要对同步对象重新赋值。举个例子。
class A implements Runnable{
Object lock = new Object();

void run(){
for(...){
synchronized(lock){
// do something
...
lock = new Object();
}
}
}

run函数里面的这段同步代码实际上是毫无意义的。因为每一次lock都给重新分配了新的对象的reference,每个线程都在新的reference同步。
大家可能觉得奇怪,怎么会举这么一个例子。因为我见过这样的代码,同步对象在其它的函数里被重新赋了新值。
这种问题很难查出来。
所以,一般应该把同步对象声明为final.
final Object lock = new Object();



使用Singleton Pattern 设计模式来获取同步对象,也是一种很好的选择。

2.如何放置共享数据
实现线程,有两种方法,一种是继承Thread类,一种是实现Runnable接口。

上面举的例子,采用实现Runnable接口的方法。本文推荐这种方法。

首先,把需要共享的数据放在一个实现Runnable接口的类里面,然后,把这个类的实例传给多个Thread的构造方法。这样,新创建的多个Thread,都共同拥有一个Runnable实例,共享同一份数据。

如果采用继承Thread类的方法,就只好使用static静态成员了。如果共享的数据比较多,就需要大量的static静态成员,令程序数据结构混乱,难以扩展。这种情况应该尽量避免。

编写一段多线程代码,处理一个稍微复杂点的问题。两种方法的优劣,一试便知。

3.同步的粒度
线程同步的粒度越小越好,即,线程同步的代码块越小越好。尽量避免用synchronized修饰符来声明方法。尽量使用synchronized(anObject)的方式,如果不想引入新的同步对象,使用synchronized(this)的方式。而且,synchronized代码块越小越好。

4.线程之间的通知
这里使用“通知”这个词,而不用“通信”这个词,是为了避免词义的扩大化。

线程之间的通知,通过Object对象的wait()和notify() 或notifyAll() 方法实现。

下面用一个例子,来说明其工作原理:

假设有两个线程,A和B。共同拥有一个同步对象,lock。

1.首先,线程A通过synchronized(lock) 获得lock同步对象,然后调用lock.wait()函数,放弃lock同步对象,线程A停止运行,进入等待队列。

2.线程B通过synchronized(lock) 获得线程A放弃的lock同步对象,做完一定的处理,然后调用 lock.notify() 或者lock.notifyAll() 通知等待队列里面的线程A。

3.线程A从等待队列里面出来,进入ready队列,等待调度。

4.线程B继续处理,出了synchronized(lock)块之后,放弃lock同步对象。

5.线程A获得lock同步对象,继续运行。



例子代码如下:

public class SharedResource implements Runnable{

Object lock = new Object();



public void run(){

// 获取当前线程的名称。

String threadName = Thread.currentThread().getName();



if( “A”.equals(threadName)){

synchronized(lock){ //线程A通过synchronized(lock) 获得lock同步对象

try{

System.out.println(“ A gives up lock.”);

lock.wait(); // 调用lock.wait()函数,放弃lock同步对象,

// 线程A停止运行,进入等待队列。

}catch(InterruptedException e){

}



// 线程A重新获得lock同步对象之后,继续运行。

System.out.println(“ A got lock again and continue to run.”);

} // end of synchronized(lock)

}



if( “B”.equals(threadName)){

synchronized(lock){//线程B通过synchronized(lock) 获得线程A放弃的lock同步对象

System.out.println(“B got lock.”);



lock.notify(); //通知等待队列里面的线程A,进入ready队列,等待调度。



//线程B继续处理,出了synchronized(lock)块之后,放弃lock同步对象。

System.out.println(“B gives up lock.”);

} // end of synchronized(lock)



boolean hasLock = Thread.holdsLock(lock); // 检查B是否拥有lock同步对象。

System.out.println(“B has lock ? -- ” +hasLock); // false.

}

}

}



public class TestMain{

public static void main(){

Runnable resource = new SharedResource();



Thread A = new Thread(resource,”A”);

A.start();



// 强迫主线程停止运行,以便线程A开始运行。

  try {

Thread.sleep(500);

}catch(InterruptedException e){

}



Thread B = new Thread(resource,”B”);

B.start();

}

}



5.跨类的同步对象
对于简单的问题,可以把访问共享资源的同步代码都放在一个类里面。

但是对于复杂的问题,我们需要把问题分为几个部分来处理,需要几个不同的类来处理问题。这时,就需要在不同的类中,共享同步对象。比如,在生产者和消费者之间共享同步对象,在读者和写者之间共享同步对象。

如何在不同的类中,共享同步对象。有几种方法实现,

(1)前面讲过的方法,使用static静态成员,(或者使用Singleton Pattern.)

(2)用参数传递的方法,把同步对象传递给不同的类。

(3)利用字符串常量的“原子性”。



对于第三种方法,这里做一下解释。一般来说,程序代码中的字符串常量经过编译之后,都具有唯一性,即,内存中不会存在两份相同的字符串常量。

(通常情况下,C++,C语言程序编译之后,也具有同样的特性。)

比如,我们有如下代码。

String A = “atom”;

String B = “atom”;

我们有理由认为,A和B指向同一个字符串常量。即,A==B。

注意,声明字符串变量的代码,不符合上面的规则。

String C= new String(“atom”);

String D = new String(“atom”);

这里的C和D的声明是字符串变量的声明,所以,C != D。



有了上述的认识,我们就可以使用字符串常量作为同步对象。

比如我们在不同的类中,使用synchronized(“myLock”), “myLock”.wait(),“myLock”.notify(), 这样的代码,就能够实现不同类之间的线程同步。

本文并不强烈推荐这种用法,只是说明,有这样一种方法存在。



本文推荐第二种方法,(2)用参数传递的方法,把同步对象传递给不同的类。


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