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Java多線程處理機制

2013-11-23 19:52:44  來源: Java高級技術 

  一線程的同步

  Java應用程序的多個線程共享同一進程的數據資源多個用戶線程在並發運行過程中可能同時訪問具有敏感性的內容在Java中定義了線程同步的概念實現對共享資源的一致性維護下面以筆者最近開發的移動通信計費系統中線程間同步控制方法說明Java語言中多線程同步方式的實現過程

  在沒有多線程同步控制策略條件下的客戶賬戶類定義框架代碼如下所示

  public class RegisterAccount

  {

  float fBalance;

  //客戶繳費方法

  public void deposit(float fFees){ fBalance += fFees; }

  //通話計費方法

  public void withdraw(float fFees){ fBalance = fFees; }

  … …

  }

  讀者也許會認為上述程序代碼完全能夠滿足計費系統實際的需要確實在單線程環境下該程序確實是可靠的但是多進程並發運行的情況是怎樣的呢?假設發生這種情況客戶在客戶服務中心進行繳費的同時正在利用移動通信設備僅此通話客戶通話結束時計費系統啟動計費進程而同時服務中心的工作人員也提交繳費進程運行讀者可以看到如果發生這種情況對客戶賬戶的處理是不嚴肅的

  如何解決這種問題呢?很簡單在RegisterAccount類方法定義中加上用於標識同步方法的關鍵字synchronized這樣在同步方法執行過程中該方法涉及的共享資源(在上述代碼中為fBalance成員變量)將被加上共享鎖以確保在方法運行期間只有該方法能夠對共享資源進行訪問直到該方法的線程運行結束打開共享鎖其它線程才能夠訪問這些共享資源在共享鎖沒有打開的時候其它訪問共享資源的線程處於阻塞狀態

  進行線程同步策略控制後的RegisterAccount類定義如下面代碼所示

  public class RegisterAccount

  {

  float fBalance;

  public synchronized void deposit(float fFees){ fBalance += fFees; }

  public synchronized void withdraw(float fFees){ fBalance = fFees; }

  … …

  }

  從經過線程同步機制定義後的代碼形式可以看出在對共享資源進行訪問的方法訪問屬性關鍵字(public)後附加同步定義關鍵字synchronized使得同步方法在對共享資源訪問的時候為這些敏感資源附加共享鎖來控制方法執行期間的資源獨占性實現了應用系統數據資源的一致性管理和維護

  二線程的管理

  線程的狀態控制

  在這裡需要明確的是無論采用繼承Thread類還是實現Runnable接口來實現應用程序的多線程能力都需要在該類中定義用於完成實際功能的run方法這個run方法稱為線程體(Thread Body)按照線程體在計算機系統內存中的狀態不同可以將線程分為創建就緒運行睡眠掛起和死亡等類型這些線程狀態類型下線程的特征為

  創建狀態當利用new關鍵字創建線程對象實例後它僅僅作為一個對象實例存在JVM沒有為其分配CPU時間片等線程運行資源

  就緒狀態在處於創建狀態的線程中調用start方法將線程的狀態轉換為就緒狀態這時線程已經得到除CPU時間之外的其它系統資源只等JVM的線程調度器按照線程的優先級對該線程進行調度從而使該線程擁有能夠獲得CPU時間片的機會

  睡眠狀態在線程運行過程中可以調用sleep方法並在方法參數中指定線程的睡眠時間將線程狀態轉換為睡眠狀態這時該線程在不釋放占用資源的情況下停止運行指定的睡眠時間時間到達後線程重新由JVM線程調度器進行調度和管理

  掛起狀態可以通過調用suspend方法將線程的狀態轉換為掛起狀態這時線程將釋放占用的所有資源由JVM調度轉入臨時存儲空間直至應用程序調用resume方法恢復線程運行

  死亡狀態當線程體運行結束或者調用線程對象的stop方法後線程將終止運行由JVM收回線程占用的資源

  在Java線程類中分別定義了相應的方法用於在應用程序中對線程狀態進行控制和管理

  線程的調度

  線程調用的意義在於JVM應對運行的多個線程進行系統級的協調以避免多個線程爭用有限資源而導致應用系統死機或者崩潰

  為了線程對於操作系統和用戶的重要性區分開Java定義了線程的優先級策略Java將線程的優先級分為個等級分別用之間的數字表示數字越大表明線程的級別越高相應地在Thread類中定義了表示線程最低最高和普通優先級的成員變量MIN_PRIORITYMAX_PRIORITY和NORMAL_PRIORITY代表的優先級等級分別為當一個線程對象被創建時其默認的線程優先級是

  為了控制線程的運行策略Java定義了線程調度器來監控系統中處於就緒狀態的所有線程線程調度器按照線程的優先級決定那個線程投入處理器運行在多個線程處於就緒狀態的條件下具有高優先級的線程會在低優先級線程之前得到執行線程調度器同樣采用搶占式策略來調度線程執行即當前線程執行過程中有較高優先級的線程進入就緒狀態則高優先級的線程立即被調度執行具有相同優先級的所有線程采用輪轉的方式來共同分配CPU時間片

  在應用程序中設置線程優先級的方法很簡單在創建線程對象之後可以調用線程對象的setPriority方法改變該線程的運行優先級同樣可以調用getPriority方法獲取當前線程的優先級

  在Java中比較特殊的線程是被稱為守護(Daemon)線程的低級別線程這個線程具有最低的優先級用於為系統中的其它對象和線程提供服務將一個用戶線程設置為守護線程的方式是在線程對象創建之前調用線程對象的setDaemon方法典型的守護線程例子是JVM中的系統資源自動回收線程它始終在低級別的狀態中運行用於實時監控和管理系統中的可回收資源

  線程分組管理

  Java定義了在多線程運行系統中的線程組(ThreadGroup)對象用於實現按照特定功能對線程進行集中式分組管理用戶創建的每個線程均屬於某線程組這個線程組可以在線程創建時指定也可以不指定線程組以使該線程處於默認的線程組之中但是一旦線程加入某線程組該線程就一直存在於該線程組中直至線程死亡不能在中途改變線程所屬的線程組

  當Java的Application應用程序運行時JVM創建名稱為main的線程組除非單獨指定在該應用程序中創建的線程均屬於main線程組在main線程組中可以創建其它名稱的線程組並將其它線程加入到該線程組中依此類推構成線程和線程組之間的樹型管理和繼承關系

  與線程類似可以針對線程組對象進行線程組的調度狀態管理以及優先級設置等在對線程組進行管理過程中加入到某線程組中的所有線程均被看作統一的對象


From:http://tw.wingwit.com/Article/program/Java/gj/201311/27614.html
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