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淺析Java多線程編程中的高級技術

編輯:JAVA編程入門知識
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。
  
   <!-- frame contents --> <!-- /frame contents -->   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 要害字是不夠的。雖然 synchronized 要害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()。以全球氣候猜測程序為例。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 = 0;
   }
  
   public synchronized void waitForAll() {
   currentThreads++;
   if(currentThreads < totalThreads) {
    try {
   wait();
    } catch (Exception e) {}
   }
   else {
    currentThreads = 0;
    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,假如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 1.1 和版本 1.2 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,假如有四個資源 ?A、B、C 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。假如“線程 1”希望獲取對 B 和 C 的鎖,而“線程 2”獲取了 A、C 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
  
  假如明智地使用 synchronized 要害字,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。假如線程數相當大,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。
 
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