Thread中同步和共享數據應該注意的地方

          1.同步對象的恒定性
                   對于局部變量和參數來說,java里面的int, float, double, boolean等基本數據類型,都在棧上。這些基本類型是無法同步的;java里面的對象(根對象是Object),全都在堆里,指向對象的reference在棧上。

                   java中的同步對象,實際上是對于reference所指的“對象地址”進行同步。
                  需要注意的問題是,千萬不要對同步對象重新賦值。舉個例子。
                      class A implements Runnable{
                          Object lock = new Object();

                              void run(){
                                  for(...){
                                      synchronized(lock){
                                          // do something
                                              ...
                                            lock = new Object();
                                       }
                                  }
                              }
                      }

                  run函數里面的這段同步代碼實際上是毫無意義的。因為每一次lock都給重新分配了新的對象的reference,每個線程都在新的reference同步。大家可能覺得奇怪,怎么會舉這么一個例子。因為我見過這樣的代碼,同步對象在其它的函數里被重新賦了新值。這種問題很難查出來。所以,一般應該把同步對象聲明為final。 final Object lock = new Object();

          使用Singleton Pattern 設計模式來獲取同步對象,也是一種很好的選擇。


          2.如何放置共享數據,粒度,跨類的同步對象
                  

                  實現線程,有兩種方法,一種是繼承Thread類,一種是實現Runnable接口。
                  首先,把需要共享的數據放在一個實現Runnable接口的類里面,然后,把這個類的實例傳給多個Thread的構造方法。這樣,新創建的多個Thread,都共同擁有一個Runnable實例,共享同一份數據。如果采用繼承Thread類的方法,就只好使用static靜態成員了。如果共享的數據比較多,就需要大量的static靜態成員,令程序數據結構混亂,難以擴展。這種情況應該盡量避免。編寫一段多線程代碼,處理一個稍微復雜點的問題。兩種方法的優劣,一試便知。

                  線程同步的粒度越小越好,即,線程同步的代碼塊越小越好。盡量避免用synchronized修飾符來聲明方法。盡量使用synchronized(anObject)的方式,如果不想引入新的同步對象,使用synchronized(this)的方式。而且,synchronized代碼塊越小越好。

                  對于簡單的問題,可以把訪問共享資源的同步代碼都放在一個類里面。
                  但是對于復雜的問題,我們需要把問題分為幾個部分來處理,需要幾個不同的類來處理問題。這時,就需要在不同的類中,共享同步對象。比如,在生產者和消費者之間共享同步對象,在讀者和寫者之間共享同步對象。
          如何在不同的類中,共享同步對象。有幾種方法實現,
          (1)前面講過的方法,使用static靜態成員,(或者使用Singleton Pattern.)
          (2)用參數傳遞的方法,把同步對象傳遞給不同的類。
          (3)利用字符串常量的“原子性”。
          對于第三種方法,這里做一下解釋。一般來說,程序代碼中的字符串常量經過編譯之后,都具有唯一性,即,內存中不會存在兩份相同的字符串常量。
          (通常情況下,C++,C語言程序編譯之后,也具有同樣的特性。)

              比如,我們有如下代碼。
                  String A = “atom”;
                  String B = “atom”;

              我們有理由認為,A和B指向同一個字符串常量。即,A==B。注意,聲明字符串變量的代碼,不符合上面的規則。
                  String C= new String(“atom”);
                  String D = new String(“atom”);
              這里的C和D的聲明是字符串變量的聲明,所以,C != D。

          有了上述的認識,我們就可以使用字符串常量作為同步對象。比如我們在不同的類中,使用synchronized(“myLock”), “myLock”.wait(),“myLock”.notify(), 這樣的代碼,就能夠實現不同類之間的線程同步。本文并不強烈推薦這種用法,只是說明,有這樣一種方法存在。本文推薦第二種方法,(2)用參數傳遞的方法,把同步對象傳遞給不同的類。


          3.線程之間的通知

          這里使用“通知”這個詞,而不用“通信”這個詞,是為了避免詞義的擴大化。

          線程之間的通知,通過Object對象的wait()和notify() 或notifyAll() 方法實現。

          下面用一個例子,來說明其工作原理:

          假設有兩個線程,A和B。共同擁有一個同步對象,lock。

          1.首先,線程A通過synchronized(lock) 獲得lock同步對象,然后調用lock.wait()函數,放棄lock同步對象,線程A停止運行,進入等待隊列。

          2.線程B通過synchronized(lock) 獲得線程A放棄的lock同步對象,做完一定的處理,然后調用 lock.notify() 或者lock.notifyAll() 通知等待隊列里面的線程A。

          3.線程A從等待隊列里面出來,進入ready隊列,等待調度。

          4.線程B繼續處理,出了synchronized(lock)塊之后,放棄lock同步對象。

          5.線程A獲得lock同步對象,繼續運行。

           

          例子代碼如下:

          public class SharedResource implements Runnable{

          Object lock = new Object();

           

          public void run(){

          // 獲取當前線程的名稱。

          String threadName = Thread.currentThread().getName();

           

          if( “A”.equals(threadName)){

          synchronized(lock){ //線程A通過synchronized(lock) 獲得lock同步對象

          try{

          System.out.println(“ A gives up lock.”);

          lock.wait(); // 調用lock.wait()函數,放棄lock同步對象,

          // 線程A停止運行,進入等待隊列。

          }catch(InterruptedException e){

          }

           

          // 線程A重新獲得lock同步對象之后,繼續運行。

          System.out.println(“ A got lock again and continue to run.”);

          } // end of synchronized(lock)

          }

           

          if( “B”.equals(threadName)){

          synchronized(lock){//線程B通過synchronized(lock) 獲得線程A放棄的lock同步對象

          System.out.println(“B got lock.”);

           

          lock.notify(); //通知等待隊列里面的線程A,進入ready隊列,等待調度。

           

          //線程B繼續處理,出了synchronized(lock)塊之后,放棄lock同步對象。

          System.out.println(“B gives up lock.”);

          } // end of synchronized(lock)

           

          boolean hasLock = Thread.holdsLock(lock); // 檢查B是否擁有lock同步對象。

          System.out.println(“B has lock ? -- ” +hasLock); // false.

          }

          }

          }


          public class TestMain{

          public static void main(){

          Runnable resource = new SharedResource();


          Thread A = new Thread(resource,”A”);

          A.start();


          // 強迫主線程停止運行,以便線程A開始運行。

            try {

          Thread.sleep(500);

          }catch(InterruptedException e){

          }

          Thread B = new Thread(resource,”B”);

          B.start();

          }

          }




          posted on 2010-07-14 22:22 胡鵬 閱讀(922) 評論(0)  編輯  收藏


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