多線程編程——實(shí)戰(zhàn)篇(一)

時(shí)間：2006-09-12
作者：axman

在進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)篇以前,我們簡(jiǎn)單說一下多線程編程的一般原則。

　　[安全性]是多線程編程的首要原則，如果兩個(gè)以上的線程訪問同一對(duì)象時(shí)，一個(gè)線程會(huì)損壞另一個(gè)線程的數(shù)據(jù)，這就是違反了安全性原則，這樣的程序是不能進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的。

　　安全性的保證可以通過設(shè)計(jì)安全的類和程序員的手工控制。如果多個(gè)線程對(duì)同一對(duì)象訪問不會(huì)危及安全性，這樣的類就是線程安全的類，在JAVA中比如String類就被設(shè)計(jì)為線程安全的類。而如果不是線程安全的類，那么就需要程序員在訪問這些類的實(shí)例時(shí)手工控制它的安全性。

　　[可行性]是多線程編程的另一個(gè)重要原則，如果僅僅實(shí)現(xiàn)了安全性，程序卻在某一點(diǎn)后不能繼續(xù)執(zhí)行或者多個(gè)線程發(fā)生死鎖，那么這樣的程序也不能作為真正的多線程程序來應(yīng)用。

　　相對(duì)而言安全性和可行性是相互抵觸的，安全性越高的程序，可性行會(huì)越低。要綜合平衡。

　　[高性能] 多線程的目的本來就是為了增加程序運(yùn)行的性能，如果一個(gè)多線程完成的工作還不如單線程完成得快。那就不要應(yīng)用多線程了。

　　高性能程序主要有以下幾個(gè)方面的因素：

　　數(shù)據(jù)吞吐率，在一定的時(shí)間內(nèi)所能完成的處理能力。

　　響應(yīng)速度，從發(fā)出請(qǐng)求到收到響應(yīng)的時(shí)間。

　　容量，指同時(shí)處理雅致同任務(wù)的數(shù)量。

　　安全性和可行性是必要條件，如果達(dá)到不這兩個(gè)原則那就不能稱為真正的多線程程序。而高性是多線程編程的目的，也可以說是充要條件。否則，為什么采用多線程編程呢？

 

[生產(chǎn)者與消費(fèi)者模式]

　　首先以一個(gè)生產(chǎn)者和消費(fèi)者模式來進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)篇的第一節(jié)。

　　生產(chǎn)者和消費(fèi)者模式中保護(hù)的是誰？

　　多線程編程都在保護(hù)著某些對(duì)象，這些個(gè)對(duì)象是"緊俏資源"，要被最大限度地利用，這也是采用多線程方式的理由。在生產(chǎn)者消費(fèi)者模式中，我們要保護(hù)的是"倉庫"，在我下面的這個(gè)例子中，

就是桌子(table)。

　　我這個(gè)例子的模式完全是生產(chǎn)者-消費(fèi)者模式，但我換了個(gè)名字。廚師-食客模式，這個(gè)食堂中只有1張桌子，同時(shí)最多放10個(gè)盤子，現(xiàn)在有4個(gè)廚師做菜，每做好一盤就往桌子上放(生產(chǎn)者將產(chǎn)品往倉庫中放)，而有6個(gè)食客不停地吃(消費(fèi)者消費(fèi)產(chǎn)品，為了說明問題，他們的食量是無限的)。

　　一般而言，廚師200-400ms做出一盤菜，而食客要400-600ms吃完一盤。當(dāng)桌子上放滿了10個(gè)盤子后，所有廚師都不能再往桌子上放，而當(dāng)桌子是沒有盤子時(shí)，所有的食客都只好等待。

　　下面我們來設(shè)計(jì)這個(gè)程序：

　　因?yàn)槲覀儾恢谰唧w是什么菜，所以叫它food：

 class Food{}

　　然后是桌子，因?yàn)樗行虻胤哦乙行虻厝?不能兩個(gè)食客同時(shí)爭(zhēng)取第三盤菜)，所以我們擴(kuò)展LinkedList，或者你用聚合把一個(gè)LinkedList作為屬性也能達(dá)到同樣的目的，例子中我是用

繼承，從構(gòu)造方法中傳入一個(gè)可以放置的最大值。

class Table extends java.util.LinkedList{
int maxSize;
public Table(int maxSize){
this.maxSize = maxSize;
}
}

現(xiàn)在我們要為它加兩個(gè)方法，一是廚師往上面放菜的方法，一是食客從桌子上拿菜的方法。

放菜：因?yàn)橐粡堊雷佑啥鄠€(gè)廚師放菜，所以廚師放菜的要被同步，如果桌子上已經(jīng)有十盤菜了。所有廚師就要等待：

 public synchronized void putFood(Food f){
while(this.size() >= this.maxSize){
try{
this.wait();
}catch(Exception e){}
}
this.add(f);
notifyAll();
}

拿菜：同上面，如果桌子上一盤菜也沒有，所有食客都要等待：

 public synchronized Food getFood(){
while(this.size() <= 0){
try{
this.wait();
}catch(Exception e){}
}
Food f = (Food)this.removeFirst();
notifyAll();
return f;
}

廚師類：

　　由于多個(gè)廚師要往一張桌子上放菜，所以他們要操作的桌子應(yīng)該是同一個(gè)對(duì)象，我們從構(gòu)造方法中將桌子對(duì)象傳進(jìn)去以便控制在主線程中只產(chǎn)生一張桌子。

廚師做菜要用一定的時(shí)候，我用在make方法中用sleep表示他要消耗和時(shí)候，用200加上200的隨機(jī)數(shù)保證時(shí)間有200-400ms中。做好后就要往桌子上放。

這里有一個(gè)非常重要的問題一定要注意，就是對(duì)什么范圍同步的問題，因?yàn)楫a(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)的是桌子，所以所有putFood是同步的，而我們不能把廚師自己做菜的時(shí)間也放在同步中，因?yàn)樽霾耸歉髯宰龅摹Ｍ瑯邮晨统圆说臅r(shí)候也不應(yīng)該同步，只有從桌子中取菜的時(shí)候是競(jìng)爭(zhēng)的，而具體吃的時(shí)候是各自在吃。所以廚師類的代碼如下：

 class Chef extends Thread{
Table t;
Random r = new Random(12345);
public Chef(Table t){
this.t = t;
}
public void run(){
while(true){
Food f = make();
t.putFood(f);
}
}
private Food make(){
try{
Thread.sleep(200+r.nextInt(200));
}catch(Exception e){}
return new Food();
}
}

同理我們產(chǎn)生食客類的代碼如下：

class Eater extends Thread{
Table t;
Random r = new Random(54321);
public Eater(Table t){
this.t = t;
}
public void run(){
while(true){
Food f = t.getFood();
eat(f);
}
}
private void eat(Food f){
try{
Thread.sleep(400+r.nextInt(200));
}catch(Exception e){}
}
}

完整的程序在這兒：

package debug;
import java.util.regex.*;
import java.util.*;
class Food{}
class Table extends LinkedList{
int maxSize;
public Table(int maxSize){
this.maxSize = maxSize;
}
public synchronized void putFood(Food f){
while(this.size() >= this.maxSize){
try{
this.wait();
}catch(Exception e){}
}
this.add(f);
notifyAll();
}
public synchronized Food getFood(){
while(this.size() <= 0){
try{
this.wait();
}catch(Exception e){}
}
Food f = (Food)this.removeFirst();
notifyAll();
return f;
}
}
class Chef extends Thread{
Table t;
String name;
Random r = new Random(12345);
public Chef(String name,Table t){
this.t = t;
this.name = name;
}
public void run(){
while(true){
Food f = make();
System.out.println(name+" put a Food:"+f);
t.putFood(f);
}
}
private Food make(){
try{
Thread.sleep(200+r.nextInt(200));
}catch(Exception e){}
return new Food();
}
}
class Eater extends Thread{
Table t;
String name;
Random r = new Random(54321);
public Eater(String name,Table t){
this.t = t;
this.name = name;
}
public void run(){
while(true){
Food f = t.getFood();
System.out.println(name+" get a Food:"+f);
eat(f);
}
}
private void eat(Food f){
try{
Thread.sleep(400+r.nextInt(200));
}catch(Exception e){}
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception{
Table t = new Table(10);
new Chef("Chef1",t).start();
new Chef("Chef2",t).start();
new Chef("Chef3",t).start();
new Chef("Chef4",t).start();
new Eater("Eater1",t).start();
new Eater("Eater2",t).start();
new Eater("Eater3",t).start();
new Eater("Eater4",t).start();
new Eater("Eater5",t).start();
new Eater("Eater6",t).start();
}
}

 

這一個(gè)例子中，我們主要關(guān)注以下幾個(gè)方面：

　　1.同步方法要保護(hù)的對(duì)象，本例中是保護(hù)桌子，不能同時(shí)往上放菜或同時(shí)取菜。

　　假如我們把putFood方法和getFood方法在廚師類和食客類中實(shí)現(xiàn)，那么我們應(yīng)該如此：

(以putFood為例)

class Chef extends Thread{
Table t;
String name;
public Chef(String name,Table t){
this.t = t;
this.name = name;
}
public void run(){
while(true){
Food f = make();
System.out.println(name+" put a Food:"+f);
putFood(f);
}
}
private Food make(){
Random r = new Random(200);
try{
Thread.sleep(200+r.nextInt());
}catch(Exception e){}
return new Food();
}
public void putFood(Food f){//方法本身不能同步,因?yàn)樗降氖莟his.即Chef的實(shí)例
synchronized (t) {//要保護(hù)的是t
while (t.size() >= t.maxSize) {
try {
t.wait();
}
catch (Exception e) {}
}
t.add(f);
t.notifyAll();
}
}
}

　　2.同步的范圍，在本例中是放和取兩個(gè)方法，不能把做菜和吃菜這種各自不相干的工作放在受保護(hù)的范圍中。

　　3.參與者與容積比

　　 對(duì)于生產(chǎn)者和消費(fèi)者的比例，以及桌子所能放置最多菜的數(shù)量三者之間的關(guān)系是影響性能的重要因素，如果是過多的生產(chǎn)者在等待，則要增加消費(fèi)者或減少生產(chǎn)者的數(shù)據(jù)，反之則增加生產(chǎn)者或減少消費(fèi)者的數(shù)量。

　　另外如果桌子有足夠的容量可以很大程序提升性能，這種情況下可以同時(shí)提高生產(chǎn)者和消費(fèi)者的數(shù)量，但足夠大的容時(shí)往往你要有足夠大的物理內(nèi)存。

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多線程編程——實(shí)戰(zhàn)篇(二)

時(shí)間：2006-11-21
作者：axman

本節(jié)繼續(xù)上一節(jié)的討論。

　　[一個(gè)線程在進(jìn)入對(duì)象的休息室(調(diào)用該對(duì)象的wait()方法)后會(huì)釋放對(duì)該對(duì)象的鎖]，基于這個(gè)原因。在同步中，除非必要，否則你不應(yīng)用使用Thread.sleep(long l)方法，因?yàn)閟leep方法并不釋放對(duì)象的鎖。

　　這是一個(gè)極其惡劣的品德，你自己什么事也不干，進(jìn)入sleep狀態(tài)，卻抓住競(jìng)爭(zhēng)對(duì)象的監(jiān)視鎖不讓其它需要該對(duì)象監(jiān)視鎖的線程運(yùn)行，簡(jiǎn)單說是極端自私的一種行為。但我看到過很多程序員仍然有在同步方法中調(diào)用sleep的代碼。

　　看下面的例子：

package debug;
class SleepTest{
public synchronized void wantSleep(){
try{
Thread.sleep(1000*60);
}catch(Exception e){}
System.out.println("111");
}
public synchronized void say(){
System.out.println("123");
}
}
class T1 extends Thread{
SleepTest st;
public T1(SleepTest st){
this.st = st;
}
public void run(){
st.wantSleep();
}
}
class T2 extends Thread{
SleepTest st;
public T2(SleepTest st){
this.st = st;
}
public void run(){
st.say();
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception{
SleepTest st = new SleepTest();
new T1(st).start();
new T2(st).start();
}
}

　　我們看到，線程T1的實(shí)例運(yùn)行后，當(dāng)前線程抓住了st實(shí)例的鎖，然后進(jìn)入了sleep。直到它睡滿60秒后才運(yùn)行到System.out.println("111");然后run方法運(yùn)行完成釋放了對(duì)st的監(jiān)視鎖，線程T2的實(shí)例才得到運(yùn)行的機(jī)會(huì)。

　　而如果我們把wantSleep方法改成：

  public synchronized void wantSleep(){
try{
//Thread.sleep(1000*60);
this.wait(1000*60);
}catch(Exception e){}
System.out.println("111");
}

　　我們看到，T2的實(shí)例所在的線程立即就得到了運(yùn)行機(jī)會(huì)，首先打印了123，而T1的實(shí)例所在的線程仍然等待，直到等待60秒后運(yùn)行到System.out.println("111");方法。

　　所以，調(diào)用wait(long l)方法不僅達(dá)到了阻塞當(dāng)前線程規(guī)定時(shí)間內(nèi)不運(yùn)行，而且讓其它有競(jìng)爭(zhēng)需求的線程有了運(yùn)行機(jī)會(huì)，這種利人不損己的方法，何樂而不為？這也是一個(gè)有良心的程序員應(yīng)該遵循的原則。

　　當(dāng)一個(gè)線程調(diào)用wait(long l)方法后，線程如果繼續(xù)運(yùn)行，你無法知道它是等待時(shí)間完成了還是在wait時(shí)被其它線程喚醒了，如果你非常在意它一定要等待足夠的時(shí)間才執(zhí)行某任務(wù)，而不希望是中途被喚醒，這里有一個(gè)不是非常準(zhǔn)確的方法：

 long l = System.System.currentTimeMillis();
wait(1000);//準(zhǔn)備讓當(dāng)前線程等待1秒
while((System.System.currentTimeMillis() - l) < 1000)//執(zhí)行到這里說明它還沒有等待到1秒
//是讓其它線程給鬧醒了
wait(1000-(System.System.currentTimeMillis()-l));//繼續(xù)等待余下的時(shí)間.

　　這種方法不是很準(zhǔn)確，但基本上能達(dá)到目的。

　　所以在同步方法中，除非你明確知道自己在干什么，非要這么做的話，你沒有理由使用sleep，wait方法足夠達(dá)到你想要的目的。而如果你是一個(gè)很保守的人，看到上面這段話后，你對(duì)sleep方法深惡痛絕，堅(jiān)決不用sleep了，那么在非同步的方法中(沒有和其它線程競(jìng)爭(zhēng)的對(duì)象)，你想讓當(dāng)前線程阻塞一定時(shí)間后再運(yùn)行，應(yīng)該如何做呢？(這完全是一種賣弄，在非同步的方法中你就應(yīng)該合理地應(yīng)用sleep嘛，但如果你堅(jiān)決不用sleep，那就這樣來做吧)

    public static mySleep(long l){
Object o = new Object();
synchronized(o){
try{
o.wait(l);
}catch(Exception e){}
}
}

　　放心吧，沒有人能在這個(gè)方法外調(diào)用o.notify[All]，所以o.wait(l)會(huì)一直等到設(shè)定的時(shí)間才會(huì)運(yùn)行完成。

[虛擬鎖的使用]

　　虛擬鎖簡(jiǎn)單說就是不要調(diào)用synchronized方法(它等同于synchronized(this))和不要調(diào)用synchronized(this)，這樣所有調(diào)用在這個(gè)實(shí)例上的所有同步方法的線程只能有一個(gè)線程可以運(yùn)行。也就是說：

　　如果一個(gè)類有兩個(gè)同步方法 m1，m2，那么不僅是兩個(gè)以上線調(diào)用m1方法的線程只有一個(gè)能運(yùn)行，就是兩個(gè)分別調(diào)用m1，m2的線程也只有一個(gè)能運(yùn)行。當(dāng)然非同步方法不存在任何競(jìng)爭(zhēng)，在一個(gè)線程獲取該對(duì)象的監(jiān)視鎖后這個(gè)對(duì)象的非同步方法可以被任何線程調(diào)用。

　　而大多數(shù)時(shí)候，我們可能會(huì)出現(xiàn)這種情況，多個(gè)線程調(diào)用m1時(shí)需要保護(hù)一種資源，而多個(gè)線程調(diào)用M2時(shí)要保護(hù)的是另一種資源，如果我們把m1,m2都設(shè)成同步方法。兩個(gè)分別調(diào)用這兩個(gè)方法的線程其實(shí)并不產(chǎn)生沖突，但它們都要獲取這個(gè)實(shí)例的鎖(同步方法是同步this)而產(chǎn)生了不必要競(jìng)爭(zhēng)。

　　所以這里應(yīng)該采用虛擬鎖。

　　即將m1和m2方法中各自保護(hù)的對(duì)象作為屬性a1,a2傳進(jìn)來，然后將同步方法改為方法的同步塊分別以a1,a2為參數(shù)，這樣到少是不同線程調(diào)用這兩個(gè)不同方法時(shí)不會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)，當(dāng)然如果m1,m2方法都操作同一受保護(hù)對(duì)象則兩個(gè)方法還是應(yīng)該作為同步方法。這也是應(yīng)該將方法同步還是采用同步塊的理由之一。

package debug;
class SleepTest{
public synchronized void m1(){
System.out.println("111");
try{
Thread.sleep(10000);
}catch(Exception e){}
}
public synchronized void m2(){
System.out.println("123");
}
}
class T1 extends Thread{
SleepTest st;
public T1(SleepTest st){
this.st = st;
}
public void run(){
st.m1();
}
}
class T2 extends Thread{
SleepTest st;
public T2(SleepTest st){
this.st = st;
}
public void run(){
st.m2();
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception{
SleepTest st = new SleepTest();
new T1(st).start();
new T2(st).start();
}
}

　　這個(gè)例子可以看到兩個(gè)線程分別調(diào)用st實(shí)例的m1和m2方法卻因?yàn)槎家@取st的監(jiān)視鎖而產(chǎn)生了競(jìng)爭(zhēng)。T2實(shí)例要在T1運(yùn)行完成后才能運(yùn)行(間隔了10秒)。而假設(shè)m1方法要操作操作一個(gè)文件 f1，m2方法要操作一個(gè)文件f2，當(dāng)然我們可以在方法中分別同步f1,f2，但現(xiàn)在還不知道f2,f2是否存在，如果不存在我們就同步了一個(gè)null對(duì)象，那么我們可以使用虛擬鎖：

package debug;
class SleepTest{
String vLock1 = "vLock1";
String vLock2 = "vLock2";
public void m1(){
synchronized(vLock1){
System.out.println("111");
try {
Thread.sleep(10000);
}
catch (Exception e) {}
//操作f1
}
}
public void m2(){
synchronized(vLock2){
System.out.println("123");
//操作f2
}
}
}
class T1 extends Thread{
SleepTest st;
public T1(SleepTest st){
this.st = st;
}
public void run(){
st.m1();
}
}
class T2 extends Thread{
SleepTest st;
public T2(SleepTest st){
this.st = st;
}
public void run(){
st.m2();
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) throws Exception{
SleepTest st = new SleepTest();
new T1(st).start();
new T2(st).start();
}
}

　　我們看到兩個(gè)分別調(diào)用m1和m2的線程由于它們獲取不同對(duì)象的監(jiān)視鎖，它們沒有任何競(jìng)爭(zhēng)就正常運(yùn)行，只有這兩個(gè)線程同時(shí)調(diào)用m1或m2才會(huì)產(chǎn)生阻塞。

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多線程編程——實(shí)戰(zhàn)篇(三)

時(shí)間：2006-12-28
作者：axman

[深入了解線程對(duì)象與線程,線程與運(yùn)行環(huán)境]

　　在基礎(chǔ)篇中的第一節(jié)，我就強(qiáng)調(diào)過，要了解多線程編程，首要的兩個(gè)概念就是線程對(duì)象和線程。現(xiàn)在我們來深入理解線程對(duì)象，線程，運(yùn)行環(huán)境之間的關(guān)系，弄清Runnable與Thread的作用。

 

　　在JAVA平臺(tái)中，序列化機(jī)制是一個(gè)非常重要的機(jī)制，如果不能理解并熟練應(yīng)用序列化機(jī)制，你就不能稱得上一個(gè)java程序員。

　　在JAVA平臺(tái)中，為什么有些對(duì)象中可序列化的，而有些對(duì)象就不能序列化？

　　能序列化的對(duì)象，簡(jiǎn)單說是一種可以復(fù)制(意味著可以按一定機(jī)制進(jìn)行重構(gòu)它)的對(duì)象，這種對(duì)象說到底就是內(nèi)存中一些數(shù)據(jù)的組合。只要按一定位置和順序組合就能完整反映這個(gè)對(duì)象。

　　而有些對(duì)象，是和當(dāng)前環(huán)境相關(guān)的，它反映了當(dāng)前運(yùn)行的環(huán)境和時(shí)序，所以不能被序列，否則在另外的環(huán)境和時(shí)序中就無法“還原”。

　　比如，一個(gè)Socket對(duì)象：

Socket sc = new Socket("111.111.111.111",80);

　　這個(gè)sc對(duì)象表示當(dāng)前正在運(yùn)行這段代碼的主機(jī)和IP為"111.111.111.111"的80端口之間建立的一個(gè)物理連結(jié)，如果它被序列化，那么在另一個(gè)時(shí)刻在另一個(gè)主機(jī)上它如何能被還原？Socket連結(jié)一旦斷開，就已經(jīng)不存在，它不可能在另一個(gè)時(shí)間被另一個(gè)主機(jī)所重現(xiàn)。重現(xiàn)的已經(jīng)不是原來那個(gè)sc對(duì)象了。

　　線程對(duì)象也是這種不可序列化對(duì)象，當(dāng)我們new Thread時(shí)，已經(jīng)初始化了當(dāng)前這個(gè)線程對(duì)象所在有主機(jī)的運(yùn)行環(huán)境相關(guān)的信息，線程調(diào)度機(jī)制，安全機(jī)制等只特定于當(dāng)前運(yùn)行環(huán)境的信息，假如它被序列化，在另一個(gè)環(huán)境中運(yùn)行的時(shí)候原來初始化的運(yùn)行環(huán)境的信息就不可能在新的環(huán)境中運(yùn)行。而假如要重新初始化，那它已經(jīng)不是原來那個(gè)線程對(duì)象了。

　　正如Socket封裝了兩個(gè)主機(jī)之間的連結(jié)，但它們并不是已經(jīng)連結(jié)關(guān)傳送數(shù)據(jù)了。要想傳送數(shù)據(jù)，你還要getInputStream和getOutputStream，并read和write，兩臺(tái)主機(jī)之間才開始真正的“數(shù)據(jù)連結(jié)”。

　　一個(gè)Thread對(duì)象并建立后，只是有了可以"運(yùn)行"的令牌，僅僅只是一個(gè)"線程對(duì)象"。只有當(dāng)它調(diào)用start()后，當(dāng)前環(huán)境才會(huì)分配給它一個(gè)運(yùn)行的"空間"，讓這段代碼開始運(yùn)行。這個(gè)運(yùn)行的"空間"，才叫真正的"線程"。也就是說，真正的線程是指當(dāng)前正在執(zhí)行的那一個(gè)"事件"。是那個(gè)線程對(duì)象所在的運(yùn)行環(huán)境。

　　明白了上面的概念，我們?cè)賮砜纯碕AVA中為什么要有Runnable對(duì)象和Thread對(duì)象。

　　一、從設(shè)計(jì)技巧上說，JAVA中為了實(shí)現(xiàn)回調(diào)，無法調(diào)用方法指針，那么利用接口來約束實(shí)現(xiàn)者強(qiáng)制提供匹配的方法，并將實(shí)現(xiàn)該接口的類的實(shí)例作為參數(shù)來提供給調(diào)用者，這是JAVA平臺(tái)實(shí)現(xiàn)回調(diào)的重要手段。

　　二、但是從實(shí)際的操作來看，對(duì)于算法和數(shù)據(jù)，是不依賴于任何環(huán)境的。所以把想要實(shí)現(xiàn)的操作中的算法和數(shù)據(jù)封裝到一個(gè)run方法中(由于算法本身是數(shù)據(jù)的一個(gè)部分，所以我把它們合并稱為數(shù)據(jù))，可以將離數(shù)據(jù)和環(huán)境的邏輯分離開來。使程序員只關(guān)心如何實(shí)現(xiàn)我想做的操作，而不要關(guān)心它所在的環(huán)境。當(dāng)真正的需要運(yùn)行的時(shí)候再將這段"操作"傳給一個(gè)具體當(dāng)前環(huán)境的Thread對(duì)象。

　　三、這是最最重要的原因：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享

　　因?yàn)橐粋€(gè)線程對(duì)象不對(duì)多次運(yùn)行。所以把數(shù)據(jù)放在Thread對(duì)象中，不會(huì)被多個(gè)線程同時(shí)訪問。簡(jiǎn)單說：

    class T extends Thread{
Object x;
public void run(){//......;}
}
T t = new T();

　　當(dāng)T的實(shí)例t運(yùn)行后，t所包含的數(shù)據(jù)x只能被一個(gè)t.start();對(duì)象共享，除非聲明成    static Object x;

　　一個(gè)t的實(shí)例數(shù)據(jù)只能被一個(gè)線程訪問。意思是"一個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)例對(duì)應(yīng)一個(gè)線程"。

　　而假如我們從外部傳入數(shù)據(jù)，比如

  class T extends Thread{
private Object x;
public T(Object x){
this.x = x;
}
public void run(){//......;}
}

　　這樣我們就可以先生成一個(gè)x對(duì)象傳給多個(gè)Thread對(duì)象，多個(gè)線程共同操作一個(gè)數(shù)據(jù)。也就是"一個(gè)數(shù)據(jù)實(shí)例對(duì)應(yīng)多個(gè)線程"。

　　現(xiàn)在我們把數(shù)據(jù)更好地組織一下，把要操作的數(shù)據(jù)Object x和要進(jìn)行的操作一個(gè)封裝到Runnable的run()方法中，把Runnable實(shí)例從外部傳給多個(gè)Thread對(duì)象。這樣，我們就有了：

　　[一個(gè)對(duì)象的多個(gè)線程]

　　這是以后我們要介紹的線程池的重要概念。

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多線程編程——實(shí)戰(zhàn)篇（四）

時(shí)間：2007-02-08
作者：axman


不客氣地說，至少有一半人認(rèn)為，線程的“中斷”就是讓線程停止。如果你也這么認(rèn)為，那你對(duì)多線程編程還沒有入門。

　　在java中，線程的中斷(interrupt)只是改變了線程的中斷狀態(tài)，至于這個(gè)中斷狀態(tài)改變后帶來的結(jié)果，那是無法確定的，有時(shí)它更是讓停止中的線程繼續(xù)執(zhí)行的唯一手段。不但不是讓線程停止運(yùn)行，反而是繼續(xù)執(zhí)行線程的手段。

　　對(duì)于執(zhí)行一般邏輯的線程，如果調(diào)用它的interrupt()方法，那么對(duì)這個(gè)線程沒有任何影響，比如線程a正在執(zhí)行：while(條件) x ++;這樣的語句，如果其它線程調(diào)用a.interrupt();那么并不會(huì)影響a對(duì)象上運(yùn)行的線程，如果在其它線程里測(cè)試a的中斷狀態(tài)它已經(jīng)改變，但并不會(huì)停止這個(gè)線程的運(yùn)行。在一個(gè)線程對(duì)象上調(diào)用interrupt()方法，真正有影響的是wait,join,sleep方法，當(dāng)然這三個(gè)方法包括它們的重載方法。

　　請(qǐng)注意：[上面這三個(gè)方法都會(huì)拋出InterruptedException]，記住這句話，下面我會(huì)重復(fù)。一個(gè)線程在調(diào)用interrupt()后，自己不會(huì)拋出InterruptedException異常，所以你看到interrupt()并沒有拋出這個(gè)異常，所以我上面說如果線程a正在執(zhí)行while(條件) x ++;你調(diào)用a.interrupt();后線程會(huì)繼續(xù)正常地執(zhí)行下去。

　　但是，如果一個(gè)線程被調(diào)用了interrupt()后，它的狀態(tài)是已中斷的。這個(gè)狀態(tài)對(duì)于正在執(zhí)行wait,join,sleep的線程，卻改變了線程的運(yùn)行結(jié)果。

　　一、對(duì)于wait中等待notify/notifyAll喚醒的線程，其實(shí)這個(gè)線程已經(jīng)“暫停”執(zhí)行，因?yàn)樗谀骋粚?duì)象的休息室中，這時(shí)如果它的中斷狀態(tài)被改變，那么它就會(huì)拋出異常。這個(gè)InterruptedException異常不是線程拋出的，而是wait方法，也就是對(duì)象的wait方法內(nèi)部會(huì)不斷檢查在此對(duì)象上休息的線程的狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)哪個(gè)線程的狀態(tài)被置為已中斷，則會(huì)拋出InterruptedException，意思就是這個(gè)線程不能再等待了，其意義就等同于喚醒它了。

　　這里唯一的區(qū)別是，被notify/All喚醒的線程會(huì)繼續(xù)執(zhí)行wait下面的語句，而在wait中被中斷的線程則將控制權(quán)交給了catch語句。一些正常的邏輯要被放到catch中來運(yùn)行。但有時(shí)這是唯一手段，比如一個(gè)線程a在某一對(duì)象b的wait中等待喚醒，其它線程必須獲取到對(duì)象b的監(jiān)視鎖才能調(diào)用b.notify()[All]，否則你就無法喚醒線程a，但在任何線程中可以無條件地調(diào)用a.interrupt();來達(dá)到這個(gè)目的。只是喚醒后的邏輯你要放在catch中，當(dāng)然同notify/All一樣，繼續(xù)執(zhí)行a線程的條件還是要等拿到b對(duì)象的監(jiān)視鎖。

　　二、對(duì)于sleep中的線程，如果你調(diào)用了Thread.sleep(一年);現(xiàn)在你后悔了，想讓它早些醒過來，調(diào)用interrupt()方法就是唯一手段，只有改變它的中斷狀態(tài)，讓它從sleep中將控制權(quán)轉(zhuǎn)到處理異常的catch語句中，然后再由catch中的處理轉(zhuǎn)換到正常的邏輯。同樣地，于join中的線程你也可以這樣處理。

　　對(duì)于一般介紹多線程模式的書上，他們會(huì)這樣來介紹：當(dāng)一個(gè)線程被中斷后，在進(jìn)入wait,sleep,join方法時(shí)會(huì)拋出異常。是的，這一點(diǎn)也沒有錯(cuò)，但是這有什么意義呢？如果你知道那個(gè)線程的狀態(tài)已經(jīng)處于中斷狀態(tài)，為什么還要讓它進(jìn)入這三個(gè)方法呢？當(dāng)然有時(shí)是必須這么做的，但大多數(shù)時(shí)候沒有這么做的理由，所以我上面主要介紹了在已經(jīng)調(diào)用這三個(gè)方法的線程上調(diào)用interrupt()方法讓它從"暫停"狀態(tài)中恢復(fù)過來。這個(gè)恢復(fù)過來就可以包含兩個(gè)目的：

　　一、[可以使線程繼續(xù)執(zhí)行]，那就是在catch語句中招待醒來后的邏輯，或由catch語句轉(zhuǎn)回正常的邏輯。總之它是從wait,sleep,join的暫停狀態(tài)活過來了。

　　二、[可以直接停止線程的運(yùn)行]，當(dāng)然在catch中什么也不處理，或return，那么就完成了當(dāng)前線程的使命，可以使在上面“暫停”的狀態(tài)中立即真正的“停止”。

　　中斷線程

　　有了上一節(jié)[線程的中斷]，我們就好進(jìn)行如何[中斷線程]了。這絕對(duì)不是玩一個(gè)文字游戲。是因?yàn)?#8220;線程的中斷”并不能保證“中斷線程”，所以我要特別地分為兩節(jié)來說明。這里說的“中斷線程”意思是“停止線程”，而為什么不用“停止線程”這個(gè)說法呢？因?yàn)榫€程有一個(gè)明確的stop方法，但它是反對(duì)使用的，所以請(qǐng)大家記住，在java中以后不要提停止線程這個(gè)說法，忘記它！但是，作為介紹線程知識(shí)的我，我仍然要告訴你為什么不用“停止線程”的理由。

　　[停止線程]

　　當(dāng)在一個(gè)線程對(duì)象上調(diào)用stop()方法時(shí)，這個(gè)線程對(duì)象所運(yùn)行的線程就會(huì)立即停止，并拋出特殊的ThreadDeath()異常。這里的“立即”因?yàn)樘?#8220;立即”了，就象一個(gè)正在擺弄自己的玩具的孩子，聽到大人說快去睡覺去，就放著滿地的玩具立即睡覺去了。這樣的孩子是不乖的。

　　假如一個(gè)線程正在執(zhí)行：

synchronized void {
x = 3;
y = 4;
}

　　由于方法是同步的，多個(gè)線程訪問時(shí)總能保證x,y被同時(shí)賦值，而如果一個(gè)線程正在執(zhí)行到x = 3;時(shí)，被調(diào)用了 stop()方法，即使在同步塊中，它也干脆地stop了，這樣就產(chǎn)生了不完整的殘廢數(shù)據(jù)。而多線程編程中最最基礎(chǔ)的條件要保證數(shù)據(jù)的完整性，所以請(qǐng)忘記線程的stop方法，以后我們?cè)僖膊灰f“停止線程”了。

　　 如何才能“結(jié)束”一個(gè)線程？

　　[中斷線程]

　　結(jié)束一個(gè)線程，我們要分析線程的運(yùn)行情況。也就是線程正在干什么。如果那個(gè)孩子什么事也沒干，那就讓他立即去睡覺。而如果那個(gè)孩子正在擺弄他的玩具，我們就要讓它把玩具收拾好再睡覺。

　　所以一個(gè)線程從運(yùn)行到真正的結(jié)束，應(yīng)該有三個(gè)階段：

1. 正常運(yùn)行.
2. 處理結(jié)束前的工作,也就是準(zhǔn)備結(jié)束.
3. 結(jié)束退出.

　　在我的JDBC專欄中我N次提醒在一個(gè)SQL邏輯結(jié)束后，無論如何要保證關(guān)閉Connnection那就是在finally從句中進(jìn)行。同樣，線程在結(jié)束前的工作應(yīng)該在finally中來保證線程退出前一定執(zhí)行：

 try{
正在邏輯
}catch(){}
finally{
清理工作
}

　　那么如何讓一個(gè)線程結(jié)束呢？既然不能調(diào)用stop，可用的只的interrupt()方法。但interrupt()方法只是改變了線程的運(yùn)行狀態(tài)，如何讓它退出運(yùn)行？對(duì)于一般邏輯，只要線程狀態(tài)已經(jīng)中斷，我們就可以讓它退出，所以這樣的語句可以保證線程在中斷后就能結(jié)束運(yùn)行：

 while(!isInterrupted()){
正常邏輯
}

　　這樣如果這個(gè)線程被調(diào)用interrupt()方法，isInterrupted()為true，就會(huì)退出運(yùn)行。但是如果線程正在執(zhí)行wait,sleep,join方法，你調(diào)用interrupt()方法，這個(gè)邏輯就不完全了。

　　如果一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的程序員來處理線程的運(yùn)行的結(jié)束：

 public void run(){
try{
while(!isInterrupted()){
正常工作
}
}
catch(Exception e){
return;
}
finally{
清理工作
}
}

　　我們看到，如果線程執(zhí)行一般邏輯在調(diào)用innterrupt后，isInterrupted()為true，退出循環(huán)后執(zhí)行清理工作后結(jié)束，即使線程正在wait,sleep,join,也會(huì)拋出異常執(zhí)行清理工作后退出。

　　這看起來非常好，線程完全按最我們?cè)O(shè)定的思路在工作。但是，并不是每個(gè)程序員都有這種認(rèn)識(shí)，如果他聰明的自己處理異常會(huì)如何？事實(shí)上很多或大多數(shù)程序員會(huì)這樣處理：

 public void run(){
while(!isInterrupted()){
try{
正常工作
}catch(Exception e){
//nothing
}
finally{
}
}
}
}

　　想一想，如果一個(gè)正在sleep的線程，在調(diào)用interrupt后，會(huì)如何？wait方法檢查到isInterrupted()為true，拋出異常，而你又沒有處理。而一個(gè)拋出了InterruptedException的線程的狀態(tài)馬上就會(huì)被置為非中斷狀態(tài)，如果catch語句沒有處理異常，則下一次循環(huán)中isInterrupted()為false，線程會(huì)繼續(xù)執(zhí)行，可能你N次拋出異常，也無法讓線程停止。

　　那么如何能確保線程真正停止？在線程同步的時(shí)候我們有一個(gè)叫“二次惰性檢測(cè)”(double check)，能在提高效率的基礎(chǔ)上又確保線程真正中同步控制中。那么我把線程正確退出的方法稱為“雙重安全退出”，即不以isInterrupted()為循環(huán)條件。而以一個(gè)標(biāo)記作為循環(huán)條件：

class MyThread extend Thread{
private boolean isInterrupted = false;//這一句以后要修改
public void interrupt(){
isInterrupted = true;
super.interrupt();
}
public void run(){
while(!isInterrupted){
try{
正常工作
}catch(Exception e){
//nothing
}
finally{
}
}
}
}

　　試試這段程序,可以正確工作嗎?

　　對(duì)于這段程序仍然還有很多可說的地方，先到這里吧。

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http://dev2dev.bea.com.cn/bbsdoc/20070208338913.html