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Java如何共享資源

2013-11-15 11:42:53  來源: JSP教程 

  
  對一種特殊的資源——對象中的內存——Java提供了內建的機制來防止它們的沖突由於我們通常將數據元素設為從屬於private(私有)類然後只通過方法訪問那些內存所以只需將一個特定的方法設為synchronized(同步的)便可有效地防止沖突在任何時刻只可有一個線程調用特定對象的一個synchronized方法(盡管那個線程可以調用多個對象的同步方法)下面列出簡單的synchronized方法
  synchronized void f() { /* */ }
  synchronized void g() { /* */ }
  每個對象都包含了一把鎖(也叫作監視器它自動成為對象的一部分(不必為此寫任何特殊的代碼)調用任何synchronized方法時對象就會被鎖定不可再調用那個對象的其他任何synchronized方法除非第一個方法完成了自己的工作並解除鎖定在上面的例子中如果為一個對象調用f()便不能再為同樣的對象調用g()除非f()完成並解除鎖定因此一個特定對象的所有synchronized方法都共享著一把鎖而且這把鎖能防止多個方法對通用內存同時進行寫操作(比如同時有多個線程)
  每個類也有自己的一把鎖(作為類的Class對象的一部分)所以synchronized static方法可在一個類的范圍內被相互間鎖定起來防止與static數據的接觸
  注意如果想保護其他某些資源不被多個線程同時訪問可以強制通過synchronized方訪問那些資源
   計數器的同步
  裝備了這個新關鍵字後我們能夠采取的方案就更靈活了可以只為TwoCounter中的方法簡單地使用synchronized關鍵字下面這個例子是對前例的改版其中加入了新的關鍵字
  //: Sharingjava
  // Using the synchronized keyword to prevent
  // multiple access to a particular resource
  import javaawt*;
  import javaawtevent*;
  import javaapplet*;
  class TwoCounter extends Thread {
   private boolean started = false;
   private TextField
   t = new TextField()
   t = new TextField();
   private Label l =
   new Label(count == count);
   private int count = count = ;
   public TwoCounter(Container c) {
   Panel p = new Panel();
   padd(t);
   padd(t);
   padd(l);
   cadd(p);
   }
   public void start() {
   if(!started) {
   started = true;
   superstart();
   }
   }
   public synchronized void run() {
   while (true) {
   tsetText(IntegertoString(count++));
   tsetText(IntegertoString(count++));
   try {
   sleep();
   } catch (InterruptedException e){}
   }
   }
   public synchronized void synchTest() {
   SharingincrementAccess();
   if(count != count)
   lsetText(Unsynched);
   }
  }
  class Watcher extends Thread {
   private Sharing p;
   public Watcher(Sharing p) {
   thisp = p;
   start();
   }
   public void run() {
   while(true) {
   for(int i = ; i < p.s.length; i++)
   p.s[i].synchTest();
   try {
   sleep(500);
   } catch (InterruptedException e){}
   }
   }
  }
  public class Sharing2 extends Applet {
   TwoCounter2[] s;
   private static int accessCount = 0;
   private static TextField aCount =
   new TextField("0", 10);
   public static void incrementAccess() {
   accessCount++;
   aCount.setText(Integer.toString(accessCount));
   }
   private Button
   start = new Button("Start"),
   observer = new Button("Observe");
   private boolean isApplet = true;
   private int numCounters = 0;
   private int numObservers = 0;
   public void init() {
   if(isApplet) {
   numCounters =
   Integer.parseInt(getParameter("size"));
   numObservers =
   Integer.parseInt(
   getParameter("observers"));
   }
   s = new TwoCounter2[numCounters];
   for(int i = 0; i < s.length; i++)
   s[i] = new TwoCounter2(this);
   Panel p = new Panel();
   start.addActionListener(new StartL());
   p.add(start);
   observer.addActionListener(new ObserverL());
   p.add(observer);
   p.add(new Label("Access Count"));
   p.add(aCount);
   add(p);
   }
   class StartL implements ActionListener {
   public void actionPerformed(ActionEvent e) {
   for(int i = 0; i < s.length; i++)
   s[i].start();
   }
   }
   class ObserverL implements ActionListener {
   public void actionPerformed(ActionEvent e) {
   for(int i = 0; i < numObservers; i++)
   new Watcher2(Sharing2.this);
   }
   }
   public static void main(String[] args) {
   Sharing2 applet = new Sharing2();
   // This isn't an applet, so set the flag and
   // produce the parameter values from args:
   applet.isApplet = false;
   applet.numCounters =
   (args.length == 0 ? 5 :
   Integer.parseInt(args[0]));
   applet.numObservers =
   (args.length < 2 ? 5 :
   Integer.parseInt(args[1]));
   Frame aFrame = new Frame("Sharing2");
   aFrame.addWindowListener(
   new WindowAdapter() {
   public void windowClosing(WindowEvent e){
   System.exit(0);
   }
   });
   aFrame.add(applet, BorderLayout.CENTER);
   aFrame.setSize(350, applet.numCounters *100);
   applet.init();
   applet.start();
   aFrame.setVisible(true);
   }
  }
  我們注意到無論run()還是synchTest()都是“同步的”。TW.WInGWit.cOM如果只同步其中的一個方法,那麼另一個就可以自由忽視對象的鎖定,並可無礙地調用。所以必須記住一個重要的規則:對於訪問某個關鍵共享資源的所有方法,都必須把它們設為synchronized,否則就不能正常地工作。
  現在又遇到了一個新問題。Watcher2永遠都不能看到正在進行的事情,因為整個run()方法已設為“同步”。而且由於肯定要為每個對象運行run(),所以鎖永遠不能打開,而synchTest()永遠不會得到調用。之所以能看到這一結果,是因為accessCount根本沒有變化。
  為解決這個問題,我們能采取的一個辦法是只將run()中的一部分代碼隔離出來。想用這個辦法隔離出來的那部分代碼叫作“關鍵區域”,而且要用不同的方式來使用synchronized關鍵字,以設置一個關鍵區域。Java通過“同步塊”提供對關鍵區域的支持;這一次,我們用synchronized關鍵字指出對象的鎖用於對其中封閉的代碼進行同步。如下所示:
  synchronized(syncObject) {
   // This code can be accessed by only
   // one thread at a time, assuming all
   // threads respect syncObject's lock
  }
  在能進入同步塊之前,必須在synchObject上取得鎖。如果已有其他線程取得了這把鎖,塊便不能進入,必須等候那把鎖被釋放。
  可從整個run()中刪除synchronized關鍵字,換成用一個同步塊包圍兩個關鍵行,從而完成對Sharing2例子的修改。但什麼對象應作為鎖來使用呢?那個對象已由synchTest()標記出來了——也就是當前對象(this)!所以修改過的run()方法象下面這個樣子:
  
   public void run() {
   while (true) {
   synchronized(this) {
   t1.setText(Integer.toString(count1++));
   t2.setText(Integer.toString(count2++));
   }
   try {
   sleep(500);
   } catch (InterruptedException e){}
   }
   }
  這是必須對Sharing2.java作出的唯一修改,我們會看到盡管兩個計數器永遠不會脫離同步(取決於允許Watcher什麼時候檢查它們),但在run()執行期間,仍然向Watcher提供了足夠的訪問權限。
  當然,所有同步都取決於程序員是否勤奮:要訪問共享資源的每一部分代碼都必須封裝到一個適當的同步塊裡。
  2. 同步的效率
  由於要為同樣的數據編寫兩個方法,所以無論如何都不會給人留下效率很高的印象。看來似乎更好的一種做法是將所有方法都設為自動同步,並完全消除synchronized關鍵字(當然,含有synchronized run()的例子顯示出這樣做是很不通的)。但它也揭示出獲取一把鎖並非一種“廉價”方案——為一次方法調用付出的代價(進入和退出方法,
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