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淺析Java多線程編程中的高級技術

2013-11-23 19:57:52  來源: Java高級技術 
    線程組

    線程是被個別創建的但可以將它們歸類到線程組中以便於調試和監視只能在創建線程的同時將它與一個線程組相關聯在使用大量線程的程序中使用線程組組織線程可能很有幫助可以將它們看作是計算機上的目錄和文件結構

    線程間發信

    當線程在繼續執行前需要等待一個條件時僅有 synchronized 關鍵字是不夠的雖然 synchronized 關鍵字阻止並發更新一個對象但它沒有實現線程間發信Object 類為此提供了三個函數wait()notify() 和 notifyAll()以全球氣候預測程序為例這些程序通過將地球分為許多單元在每個循環中每個單元的計算都是隔離進行的直到這些值趨於穩定然後相鄰單元之間就會交換一些數據所以從本質上講在每個循環中各個線程都必須等待所有線程完成各自的任務以後才能進入下一個循環這個模型稱為 屏蔽同步下例說明了這個模型

    屏蔽同步

    public class BSync {
    int totalThreads;
    int currentThreads;

    public BSync(int x) {
    totalThreads = x;
    currentThreads = ;
    }

    public synchronized void waitForAll() {
    currentThreads++;
    if(currentThreads < totalThreads) {
    try {
    wait();
    } catch (Exception e) {}
    }
    else {
    currentThreads = ;
    notifyAll();
    }
    }
    }

    當對一個線程調用 wait() 時該線程就被有效阻塞只到另一個線程對同一個對象調用 notify() 或 notifyAll() 為止因此在前一個示例中不同的線程在完成它們的工作以後將調用 waitForAll() 函數最後一個線程將觸發 notifyAll() 函數該函數將釋放所有的線程第三個函數 notify() 只通知一個正在等待的線程當對每次只能由一個線程使用的資源進行訪問限制時這個函數很有用但是不可能預知哪個線程會獲得這個通知因為這取決於 Java 虛擬機 (JVM) 調度算法

    將CPU讓給另一個線程

    當線程放棄某個稀有的資源(如數據庫連接或網絡端口)時它可能調用 yield() 函數臨時降低自己的優先級以便某個其他線程能夠運行

    守護線程

    有兩類線程用戶線程和守護線程用戶線程是那些完成有用工作的線程 守護線程是那些僅提供輔助功能的線程Thread 類提供了 setDaemon() 函數Java 程序將運行到所有用戶線程終止然後它將破壞所有的守護線程在 Java 虛擬機 (JVM) 中即使在 main 結束以後如果另一個用戶線程仍在運行則程序仍然可以繼續運行

    避免不提倡使用的方法

    不提倡使用的方法是為支持向後兼容性而保留的那些方法它們在以後的版本中可能出現也可能不出現Java 多線程支持在版本 和版本 中做了重大修訂stop()suspend() 和 resume() 函數已不提倡使用這些函數在 JVM 中可能引入微妙的錯誤雖然函數名可能聽起來很誘人但請抵制誘惑不要使用它們

    調試線程化的程序

    在線程化的程序中可能發生的某些常見而討厭的情況是死鎖活鎖內存損壞和資源耗盡

    死鎖

    死鎖可能是多線程程序最常見的問題當一個線程需要一個資源而另一個線程持有該資源的鎖時就會發生死鎖這種情況通常很難檢測但是解決方案卻相當好在所有的線程中按相同的次序獲取所有資源鎖例如如果有四個資源 ?ABC 和 D ? 並且一個線程可能要獲取四個資源中任何一個資源的鎖則請確保在獲取對 B 的鎖之前首先獲取對 A 的鎖依此類推如果線程 希望獲取對 B 和 C 的鎖線程 獲取了 AC 和 D 的鎖則這一技術可能導致阻塞但它永遠不會在這四個鎖上造成死鎖

    活鎖

    當一個線程忙於接受新任務以致它永遠沒有機會完成任何任務時就會發生活鎖這個線程最終將超出緩沖區並導致程序崩潰試想一個秘書需要錄入一封信但她一直在忙於接電話所以這封信永遠不會被錄入 內存損壞

    如果明智地使用 synchronized 關鍵字則完全可以避免內存錯誤這種氣死人的問題

    資源耗盡

    某些系統資源是有限的如文件描述符多線程程序可能耗盡資源因為每個線程都可能希望有一個這樣的資源如果線程數相當大或者某個資源的侯選線程數遠遠超過了可用的資源數則最好使用 資源池一個最好的示例是數據庫連接池只要線程需要使用一個數據庫連接它就從池中取出一個使用以後再將它返回池中資源池也稱為 資源庫

    調試大量的線程

    有時一個程序因為有大量的線程在運行而極難調試在這種情況下下面的這個類可能會派上用場

    public class Probe extends Thread {
    public Probe() {}
    public void run() {
    while(true) {
    Thread[] x = new Thread[];
    Threadenumerate(x);
    for(int i=; i<; i++) {
    Thread t = x[i];
    if(t == null)
    break;
    else
    Systemoutprintln(tgetName() + \t + tgetPriority()+ \t + tisAlive() + \t + tisDaemon());
    }
    }
    }
    }

    限制線程優先級和調度

    Java 線程模型涉及可以動態更改的線程優先級本質上線程的優先級是從 之間的一個數字數字越大表明任務越緊急JVM 標准首先調用優先級較高的線程然後才調用優先級較低的線程但是該標准對具有相同優先級的線程的處理是隨機的如何處理這些線程取決於基層的操作系統策略在某些情況下優先級相同的線程分時運行在另一些情況下線程將一直運行到結束請記住Java 支持 個優先級基層操作系統支持的優先級可能要少得多這樣會造成一些混亂因此只能將優先級作為一種很粗略的工具使用最後的控制可以通過明智地使用 yield() 函數來完成通常情況下請不要依靠線程優先級來控制線程的狀態

    小結

    本文說明了在 Java 程序中如何使用線程像是否應該使用線程這樣的更重要的問題在很大程序上取決於手頭的應用程序決定是否在應用程序中使用多線程的一種方法是估計可以並行運行的代碼量並記住以下幾點

    使用多線程不會增加 CPU 的能力但是如果使用 JVM 的本地線程實現則不同的線程可以在不同的處理器上同時運行(在多 CPU 的機器中)從而使多 CPU 機器得到充分利用

    如果應用程序是計算密集型的並受 CPU 功能的制約則只有多 CPU 機器能夠從更多的線程中受益

    當應用程序必須等待緩慢的資源(如網絡連接或數據庫連接)時或者當應用程序是非交互式的時多線程通常是有利的

    基於 Internet 的軟件有必要是多線程的否則用戶將感覺應用程序反映遲鈍例如當開發要支持大量客戶機的服務器時多線程可以使編程較為容易在這種情況下每個線程可以為不同的客戶或客戶組服務從而縮短了響應時間 某些程序員可能在 C 和其他語言中使用過線程在那些語言中對線程沒有語言支持這些程序員可能通常都被搞得對線程失去了信心


From:http://tw.wingwit.com/Article/program/Java/gj/201311/27735.html
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