在 Java 程序中怎么保证多线程的运行安全,多线程实例

文章 3年前 (2021) admin
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Q1:在 Java 程序中怎么保证多线程的运行安全?

你好,java中的多线程安全主要表现在多个线程一起操作同一个共享变量。只要线程互斥,就能保证线程安全。

Q2:java 程序中怎么保证多线程的运行安全?

线程安全问题体现在:原子性:CPU执行过程中一个或多个操作不中断的特性;可见性:一个线程对共享变量的修改,另一个线程可以立即看到顺序:程序按照代码的顺序执行。原因:缓存引起的可见性问题,线程切换引起的原子性问题,编译优化引起的有序性问题。解决方案:原子类,同步和锁定在JDK原子的开始可以解决原子性问题,如同步,易失和锁定,以及可见性问题。

Q3:请简要说明java中线程安全是怎么回事?

如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的,而且其他的变量的值也和预期的是一样的,就是线程安全的。  或者说:一个类或者程序所提供的接口对于线程来说是原子操作或者多个线程之间的切换不会导致该接口的执行结果存在二义性,也就是说我们不用考虑同步的问题。  线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。  若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作,而无写操作,一般来说,这个全局变量是线程安全的;若有多个线程同时执行写操作,一般都需要考虑线程同步,否则就可能影响线程安全。比如一个 ArrayList 类,在添加一个元素的时候,它可能会有两步来完成:1. 在 Items[Size] 的位置存放此元素;2. 增大 Size 的值。  在单线程运行的情况下,如果 Size = 0,添加一个元素后,此元素在位置 0,而且 Size=1;  而如果是在多线程情况下,比如有两个线程,线程 A 先将元素存放在位置 0。但是此时 CPU 调度线程A暂停,线程 B 得到运行的机会。线程B也向此 ArrayList 添加元素,因为此时 Size 仍然等于 0 (注意哦,我们假设的是添加一个元素是要两个步骤哦,而线程A仅仅完成了步骤1),所以线程B也将元素存放在位置0。然后线程A和线程B都继续运行,都增加 Size 的值。  那好,现在我们来看看 ArrayList 的情况,元素实际上只有一个,存放在位置 0,而 Size 却等于 2。这就是“线程不安全”了。编辑本段线程安全性  类要成为线程安全的,首先必须在单线程环境中有正确的行为。如果一个类实现正确(这是说它符合规格说明的另一种方式),那么没有一种对这个类的对象的操作序列(读或者写公共字段以及调用公共方法)可以让对象处于无效状态,观察到对象处于无效状态、或者违反类的任何不可变量、前置条件或者后置条件的情况。  此外,一个类要成为线程安全的,在被多个线程访问时,不管运行时环境执行这些线程有什么样的时序安排或者交错,它必须仍然有如上所述的正确行为,并且在调用的代码中没有任何额外的同步。其效果就是,在所有线程看来,对于线程安全对象的操作是以固定的、全局一致的顺序发生的。  正确性与线程安全性之间的关系非常类似于在描述 ACID(原子性、一致性、独立性和持久性)事务时使用的一致性与独立性之间的关系:从特定线程的角度看,由不同线程所执行的对象操作是先后(虽然顺序不定)而不是并行执行的。线程安全性不是一个非真即假的命题。 Vector 的方法都是同步的,并且 Vector 明确地设计为在多线程环境中工作。但是它的线程安全性是有限制的,即在某些方法之间有状态依赖(类似地,如果在迭代过程中 Vector 被其他线程修改,那么由 Vector.iterator() 返回的 iterator会抛出ConcurrentModifiicationException)。  对于 Java 类中常见的线程安全性级别,没有一种分类系统可被广泛接受,不过重要的是在编写类时尽量记录下它们的线程安全行为。  Bloch 给出了描述五类线程安全性的分类方法:不可变、线程安全、有条件线程安全、线程兼容和线程对立。只要明确地记录下线程安全特性,那么您是否使用这种系统都没关系。这种系统有其局限性 -- 各类之间的界线不是百分之百地明确,而且有些情况它没照顾到 -- 但是这套系统是一个很好的起点。这种分类系统的核心是调用者是否可以或者必须用外部同步包围操作(或者一系列操作)。下面几节分别描述了线程安全性的这五种类别。不可变  不可变的对象一定是线程安全的,并且永远也不需要额外的同步[1]。因为一个不可变的对象只要构建正确,其外部可见状态永远也不会改变,永远也不会看到它处于不一致的状态。Java 类库中大多数基本数值类如 Integer 、 String 和 BigInteger 都是不可变的。线程安全  线程安全的对象具有在上面“线程安全”一节中描述的属性 -- 由类的规格说明所规定的约束在对象被多个线程访问时仍然有效,不管运行时环境如何排列,线程都不需要任何额外的同步。这种线程安全性保证是很严格的 -- 许多类,如 Hashtable 或者 Vector 都不能满足这种严格的定义。有条件的线程安全  有条件的线程安全类对于单独的操作可以是线程安全的,但是某些操作序列可能需要外部同步。条件线程安全的最常见的例子是遍历由 Hashtable 或者 Vector 或者返回的迭代器 -- 由这些类返回的 fail-fast 迭代器假定在迭代器进行遍历的时候底层集合不会有变化。为了保证其他线程不会在遍历的时候改变集合,进行迭代的线程应该确保它是独占性地访问集合以实现遍历的完整性。通常,独占性的访问是由对锁的同步保证的 -- 并且类的文档应该说明是哪个锁(通常是对象的内部监视器(intrinsic monitor))。  如果对一个有条件线程安全类进行记录,那么您应该不仅要记录它是有条件线程安全的,而且还要记录必须防止哪些操作序列的并发访问。用户可以合理地假设其他操作序列不需要任何额外的同步。线程兼容  线程兼容类不是线程安全的,但是可以通过正确使用同步而在并发环境中安全地使用。这可能意味着用一个 synchronized 块包围每一个方法调用,或者创建一个包装器对象,其中每一个方法都是同步的(就像 Collections.synchronizedList() 一样)。也可能意味着用 synchronized 块包围某些操作序列。为了最大程度地利用线程兼容类,如果所有调用都使用同一个块,那么就不应该要求调用者对该块同步。这样做会使线程兼容的对象作为变量实例包含在其他线程安全的对象中,从而可以利用其所有者对象的同步。  许多常见的类是线程兼容的,如集合类 ArrayList 和 HashMap 、 java.text.SimpleDateFormat 、或者 JDBC 类 Connection 和 ResultSet 。线程对立  线程对立类是那些不管是否调用了外部同步都不能在并发使用时安全地呈现的类。线程对立很少见,当类修改静态数据,而静态数据会影响在其他线程中执行的其他类的行为,这时通常会出现线程对立。线程对立类的一个例子是调用 System.setOut() 的类。

Q4:spring singleton实例中的变量怎么保证线程安全

默认情况下,spring中管理的bean实例是[sigleton type]的单个实例,根据它们的作用域也有原型类型,如sigleton、prototype、request、session和global session。spring中的singleton与设计模式中的singleton略有不同。设计模式中的singleton在整个应用程序中只有一个实例,而spring中的singleton在IoC容器中只有一个实例。但是spring中的单个实例不会影响应用程序的并发访问,【线程之间不会有等待问题或者死锁问题】因为大部分时间都是客户端在访问我们应用程序中的业务对象,而这些业务对象并不会限制线程的并发。但是此时不要在业务对象中设置容易出错的成员变量,这些成员变量在并发访问时会是并发线程中的共享对象,所以此时会出现意外情况。那么我们Eic-server的所有业务对象中的成员变量,比如Dao中的xxxDao或者controller中的xxxService,都会被多个线程共享,那么这些对象不会有同步问题吗,比如创建数据库插入和更新异常?还有我们的实体bean,从客户端传递到后台的控制器-服务- Dao Dao。在这个过程中,这些对象都是单例,那么这些单例处理我们传递到后台的实体bean不会有问题吗?回答:【实体bean不是单一实例】,还没有交给spring管理。每次我们手动New它[比如EMakeType et=New EMakeType();】,所以即使是那些处理我们提交的数据的业务处理类,也是由多个线程共享的,但是它们处理的数据是不共享的,每个线程都有自己的数据副本,所以在数据这方面不会出现线程同步的问题。但是Dao中的XXX Dao或者控制器中的xxxService都是单实例,所以会出现线程同步的问题。不过话说回来,虽然这些对象会被多个进程并发访问,但我们正在访问它们中的方法,而且这些类通常不包含成员变量。Dao中的ibatisDao封装在框架中,已经过测试,所以不会出现线程同步问题。所以问题出在我们自己系统中的业务对象,所以一定要注意这些没有独立成员变量的业务对象,否则会出错。因此,我们在应用程序中的业务对象如下:控制器中的成员变量List和paperservice:公共类testpapercontroller扩展了基控制器{ private static final int List=0;@ Autowired @ Qualifier(" paperservice ")私有TestPaperService papersServicepublic Page query paper(int page size,int Page,TestPaper paper)抛出eiceexception { row selection localRowSelection=getrow selection(Page size,Page);list paper list=paper sservice . query paper(paper,localRowSelection);Page localPage=new Page(page,localRowSelection.getTotalRows(),paper list);返回localPage}服务中的成员变量ibatisentitydao:@ suppress warnings("未选中")@ service(" paper sser vice ")@ transactional(roll back for={ exception . class })。公共类TestPaperServiceImpl实现TestPaperService { @ Autowired @ Qualifier(" ibatisEntityDao ")私有ibatisEntityDao;私有静态最终String NAMESPACE _ TESTPAPER=" com . its . exam . test paper . model . test paper ";私有静态最终字符串bo _ name []={ "试卷仓" };私有静态最终字符串bo _ name2 []={ "试卷配置题" };私有静态最终字符串bo _ name1 []={ "试卷类型" };private static final String NAMESPACE _ test question=" com . its . exam . test paper . model . test question ";公共列表查询纸张(测试纸张,行选择参数行选择)引发eiceexception { try { return(List

) ibatisEntityDao.queryForListWithPage( NAMESPACE_TESTPAPER, "queryPaper", paper,paramRowSelection); } catch (Exception exception) { exception.printStackTrace(); throw new EicException(exception, "eic", "0001", BO_NAME); } } 由上面可以看出,虽然我们这个应用里面含有成员变量,但是并不会出现线程同步方面的问题,因为,controller里面的成员变量private TestPaperService papersService ;之 所以会成为成员变量,我们的目的是注入,将其实例化进而访问里面的方法,private static final int List = 0;是final的不会被改变。 service里面的private IbatisEntityDao ibatisEntityDao;是框架本身的线程同步问题已解决【其解决方案很有可能就是使用ThreadLocal,见下面】。 这下面的bean 一个是通过BeanFactory getBean得到,一个是业务对象testPaper.getClass(),得到,通过不同客户端的浏览器访问,可得到下面结论, springIoC容器管理的bean就是单例,因为不同的访问均得到相同的对象【在应用开启的状态下,不重新启动应用下,即在同一次的应用运行中】 -------------------------spring 中的sigleton ,这才是真正的整个应用下面就一个实例:class com.its.exam.testpaper.service.impl.TestPaperServiceImpl$$EnhancerByCGLIB$$584b889d -------------------------spring 中的sigleton ,这才是真正的整个应用下面就一个实例:class com.its.exam.testpaper.service.impl.TestPaperServiceImpl$$EnhancerByCGLIB$$584b889d -------------------------spring 中的sigleton ,这才是真正的整个应用下面就一个实例:class com.its.exam.testpaper.service.impl.TestPaperServiceImpl$$EnhancerByCGLIB$$584b889d -------------------------spring 中的sigleton ,这才是真正的整个应用下面就一个实例:class com.its.exam.testpaper.service.impl.TestPaperServiceImpl$$EnhancerByCGLIB$$584b889d Spring框架对单例的支持是采用单例注册表的方式进行实现的,详见“Spring设计模式——单例模式”这篇文章。 至于spring如何实现那些个有状态bean[如RequestContextHolder、TransactionSynchronizationManager、LocaleContextHolder]的线程安全,如下原理:详见“ThreadLocal百度百科”,还可以参考网上这篇文章:“浅谈Spring声明式事务管理ThreadLocal和JDKProxy”。   虽然代码清单9‑3这个ThreadLocal实现版本显得比较幼稚,但它和JDK所提供的ThreadLocal类在实现思路上是相近的。 在Java的多线程编程中,为保证多个线程对共享变量的安全访问,通常会使用synchronized来保证同一时刻只有一个线程对共享变量进行操作。但在有些情况下,synchronized不能保证多线程对共享变量的正确读写。例如类有一个类变量,该类变量会被多个类方法读写,当多线程操作该类的实例对象时,如果线程对类变量有读取、写入操作就会发生类变量读写错误,即便是在类方法前加上synchronized也无效,因为同一个线程在两次调用方法之间时锁是被释放的,这时其它线程可以访问对象的类方法,读取或修改类变量。这种情况下可以将类变量放到ThreadLocal类型的对象中,使变量在每个线程中都有独立拷贝,不会出现一个线程读取变量时而被另一个线程修改的现象。   为了说明多线程访问对于类变量和ThreadLocal变量的影响,QuerySvc中分别设置了类变量sql和ThreadLocal变量,使用时先创建 QuerySvc的一个实例对象,然后产生多个线程,分别设置不同的sql实例对象,然后再调用execute方法,读取sql的值,看是否是set方法中写入的值。这种场景类似web应用中多个请求线程携带不同查询条件对一个servlet实例的访问,然后servlet调用业务对象,并传入不同查询条件,最后要保证每个请求得到的结果是对应的查询条件的结果。   先创建一个QuerySvc实例对象,然后创建若干线程来调用QuerySvc的set和execute方法,每个线程传入的sql都不一样,从运行结果可以看出sql变量中值不能保证在execute中值和set设置的值一样,在 web应用中就表现为一个用户查询的结果不是自己的查询条件返回的结果,而是另一个用户查询条件的结果;而ThreadLocal中的值总是和set中设置的值一样,这样通过使用ThreadLocal获得了线程安全性。   如果一个对象要被多个线程访问,而该对象存在类变量被不同类方法读写,为获得线程安全,可以用ThreadLocal来替代类变量。 同步机制的比较  ThreadLocal和线程同步机制相比有什么优势呢?ThreadLocal和线程同步机制都是为了解决多线程中相同变量的访问冲突问题。   在同步机制中,通过对象的锁机制保证同一时间只有一个线程访问变量。这时该变量是多个线程共享的,使用同步机制要求程序慎密地分析什么时候对变量进行读写,什么时候需要锁定某个对象,什么时候释放对象锁等繁杂的问题,程序设计和编写难度相对较大。   而ThreadLocal则从另一个角度来解决多线程的并发访问。ThreadLocal会为每一个线程提供一个独立的变量副本,从而隔离了多个线程对数据的访问冲突。因为每一个线程都拥有自己的变量副本,从而也就没有必要对该变量进行同步了。ThreadLocal提供了线程安全的共享对象,在编写多线程代码时,可以把不安全的变量封装进ThreadLocal。   由于ThreadLocal中可以持有任何类型的对象,低版本JDK所提供的get()返回的是Object对象,需要强制类型转换。但JDK 5.0通过泛型很好的解决了这个问题,在一定程度地简化ThreadLocal的使用,代码清单 9 2就使用了JDK 5.0新的ThreadLocal版本。   概括起来说,对于多线程资源共享的问题,同步机制采用了“以时间换空间”的方式,而ThreadLocal采用了“以空间换时间”的方式。前者仅提供一份变量,让不同的线程排队访问,而后者为每一个线程都提供了一份变量,因此可以同时访问而互不影响。   Spring使用ThreadLocal解决线程安全问题   我们知道在一般情况下,只有无状态的Bean才可以在多线程环境下共享,在Spring中,绝大部分Bean都可以声明为singleton作用域。就是因为Spring对一些Bean(如RequestContextHolder、TransactionSynchronizationManager、LocaleContextHolder等)中非线程安全状态采用ThreadLocal进行处理,让它们也成为线程安全的状态,因为有状态的Bean就可以在多线程中共享了。   一般的Web应用划分为展现层、服务层和持久层三个层次,在不同的层中编写对应的逻辑,下层通过接口向上层开放功能调用。在一般情况下,从接收请求到返回响应所经过的所有程序调用都同属于一个线程,如图9‑2所示:   这样你就可以根据需要,将一些非线程安全的变量以ThreadLocal存放,在同一次请求响应的调用线程中,所有关联的对象引用到的都是同一个变量。   由于①处的conn是成员变量,因为addTopic()方法是非线程安全的,必须在使用时创建一个新TopicDao实例(非singleton)。下面使用ThreadLocal对conn这个非线程安全的“状态”进行改造:   代码清单4 TopicDao:线程安全   import java.sql.Connection;   import java.sql.Statement;   public class TopicDao {   ①使用ThreadLocal保存Connection变量   private static ThreadLocal connThreadLocal = new ThreadLocal();   public static Connection getConnection(){   ②如果connThreadLocal没有本线程对应的Connection创建一个新的Connection,   并将其保存到线程本地变量中。   if (connThreadLocal. get() == null) {   Connection conn = ConnectionManager.getConnection();   connThreadLocal.set(conn);   return conn;   }else{   return connThreadLocal. get();③直接返回线程本地变量   }   }   public void addTopic() {   ④从ThreadLocal中获取线程对应的Connection   Statement stat = getConnection().createStatement();   }   }   不同的线程在使用TopicDao时,先判断connThreadLocal.是否是null,如果是null,则说明当前线程还没有对应的Connection对象,这时创建一个Connection对象并添加到本地线程变量中;如果不为null,则说明当前的线程已经拥有了Connection对象,直接使用就可以了。这样,就保证了不同的线程使用线程相关的Connection,而不会使用其它线程的Connection。因此,这个TopicDao就可以做到singleton共享了。

Q5:在一个JAVA多线程程序中,在什么情况下将会调用线程的yield()方法?

来自:开发者在线 Java多线程程序设计详细解析 一、理解多线程多线程是这样一种机制,它允许在程序中并发执行多个指令流,每个指令流都称为一个线程,彼此间互相独立。线程又称为轻量级进程,它和进程一样拥有独立的执行控制,由操作系统负责调度,区别在于线程没有独立的存储空间,而是和所属进程中的其它线程共享一个存储空间,这使得线程间的通信远较进程简单。多个线程的执行是并发的,也就是在逻辑上“同时”,而不管是否是物理上的“同时”。如果系统只有一个CPU,那么真正的“同时”是不可能的,但是由于CPU的速度非常快,用户感觉不到其中的区别,因此我们也不用关心它,只需要设想各个线程是同时执行即可。多线程和传统的单线程在程序设计上最大的区别在于,由于各个线程的控制流彼此独立,使得各个线程之间的代码是乱序执行的,由此带来的线程调度,同步等问题,将在以后探讨。二:在Java中实现多线程我们不妨设想,为了创建一个新的线程,我们需要做些什么?很显然,我们必须指明这个线程所要执行的代码,而这就是在Java中实现多线程我们所需要做的一切!真是神奇!Java是如何做到这一点的?通过类!作为一个完全面向对象的语言,Java提供了类java.lang.Thread来方便多线程编程,这个类提供了大量的方法来方便我们控制自己的各个线程,我们以后的讨论都将围绕这个类进行。那么如何提供给 Java 我们要线程执行的代码呢?让我们来看一看 Thread 类。Thread 类最重要的方法是run(),它为Thread类的方法start()所调用,提供我们的线程所要执行的代码。为了指定我们自己的代码,只需要覆盖它!方法一:继承 Thread 类,覆盖方法 run(),我们在创建的 Thread 类的子类中重写 run() ,加入线程所要执行的代码即可。下面是一个例子:public class MyThread extends Thread { int count= 1, number; public MyThread(int num){ number = num; System.out.println("创建线程 " + number); } public void run() { while(true) { System.out.println("线程 " + number + ":计数 " + count); if(++count== 6) return; } } public static void main(String args[]){ for(int i = 0; i 〈 5; i++) new MyThread(i+1).start(); } }这种方法简单明了,符合大家的习惯,但是,它也有一个很大的缺点,那就是如果我们的类已经从一个类继承(如小程序必须继承自 Applet 类),则无法再继承 Thread 类,这时如果我们又不想建立一个新的类,应该怎么办呢? 我们不妨来探索一种新的方法:我们不创建Thread类的子类,而是直接使用它,那么我们只能将我们的方法作为参数传递给 Thread 类的实例,有点类似回调函数。但是 Java 没有指针,我们只能传递一个包含这个方法的类的实例。 那么如何限制这个类必须包含这一方法呢?当然是使用接口!(虽然抽象类也可满足,但是需要继承,而我们之所以要采用这种新方法,不就是为了避免继承带来的限制吗?) Java 提供了接口 java.lang.Runnable 来支持这种方法。 方法二:实现 Runnable 接口 Runnable接口只有一个方法run(),我们声明自己的类实现Runnable接口并提供这一方法,将我们的线程代码写入其中,就完成了这一部分的任务。但是Runnable接口并没有任何对线程的支持,我们还必须创建Thread类的实例,这一点通过Thread类的构造函数public Thread(Runnable target);来实现。下面是一个例子: public class MyThread implements Runnable{ int count= 1, number; public MyThread(int num){ number = num; System.out.println("创建线程 " + number); } public void run(){ while(true){ System.out.println("线程 " + number + ":计数 " + count); if(++count== 6) return; } } public static void main(String args[]){ for(int i = 0; i 〈 5;i++) new Thread(new MyThread(i+1)).start(); } }严格地说,创建Thread子类的实例也是可行的,但是必须注意的是,该子类必须没有覆盖 Thread 类的 run 方法,否则该线程执行的将是子类的 run 方法,而不是我们用以实现Runnable 接口的类的 run 方法,对此大家不妨试验一下。 使用 Runnable 接口来实现多线程使得我们能够在一个类中包容所有的代码,有利于封装,它的缺点在于,我们只能使用一套代码,若想创建多个线程并使各个线程执行不同的代码,则仍必须额外创建类,如果这样的话,在大多数情况下也许还不如直接用多个类分别继承 Thread 来得紧凑。 综上所述,两种方法各有千秋,大家可以灵活运用。 下面让我们一起来研究一下多线程使用中的一些问题。 三、线程的四种状态 1. 新状态:线程已被创建但尚未执行(start() 尚未被调用)。 2. 可执行状态:线程可以执行,虽然不一定正在执行。CPU 时间随时可能被分配给该线程,从而使得它执行。 3. 死亡状态:正常情况下 run() 返回使得线程死亡。调用 stop()或 destroy() 亦有同样效果,但是不被推荐,前者会产生异常,后者是强制终止,不会释放锁。 4. 阻塞状态:线程不会被分配 CPU 时间,无法执行。 四、线程的优先级 线程的优先级代表该线程的重要程度,当有多个线程同时处于可执行状态并等待获得 CPU 时间时,线程调度系统根据各个线程的优先级来决定给谁分配 CPU 时间,优先级高的线程有更大的机会获得 CPU 时间,优先级低的线程也不是没有机会,只是机会要小一些罢了。 你可以调用 Thread 类的方法 getPriority() 和 setPriority()来存取线程的优先级,线程的优先级界于1(MIN_PRIORITY)和10(MAX_PRIORITY)之间,缺省是5(NORM_PRIORITY)。 五、线程的同步 由于同一进程的多个线程共享同一片存储空间,在带来方便的同时,也带来了访问冲突这个严重的问题。Java语言提供了专门机制以解决这种冲突,有效避免了同一个数据对象被多个线程同时访问。 由于我们可以通过 private 关键字来保证数据对象只能被方法访问,所以我们只需针对方法提出一套机制,这套机制就是 synchronized 关键字,它包括两种用法:synchronized 方法和 synchronized 块。 1. synchronized 方法:通过在方法声明中加入 synchronized关键字来声明 synchronized 方法。如: public synchronized void accessVal(int newVal);synchronized 方法控制对类成员变量的访问:每个类实例对应一把锁,每个 synchronized 方法都必须获得调用该方法的类实例的锁方能执行,否则所属线程阻塞,方法一旦执行,就独占该锁,直到从该方法返回时才将锁释放,此后被阻塞的线程方能获得该锁,重新进入可执行状态。 这种机制确保了同一时刻对于每一个类实例,其所有声明为 synchronized 的成员函数中至多只有一个处于可执行状态(因为至多只有一个能够获得该类实例对应的锁),从而有效避免了类成员变量的访问冲突(只要所有可能访问类成员变量的方法均被声明为 synchronized)。 在 Java 中,不光是类实例,每一个类也对应一把锁,这样我们也可将类的静态成员函数声明为 synchronized ,以控制其对类的静态成员变量的访问。 synchronized 方法的缺陷:若将一个大的方法声明为synchronized 将会大大影响效率,典型地,若将线程类的方法 run() 声明为 synchronized ,由于在线程的整个生命期内它一直在运行,因此将导致它对本类任何 synchronized 方法的调用都永远不会成功。当然我们可以通过将访问类成员变量的代码放到专门的方法中,将其声明为 synchronized ,并在主方法中调用来解决这一问题,但是 Java 为我们提供了更好的解决办法,那就是 synchronized 块。 2. synchronized 块:通过 synchronized关键字来声明synchronized 块。语法如下: synchronized(syncObject){ //允许访问控制的代码 }synchronized 块是这样一个代码块,其中的代码必须获得对象 syncObject (如前所述,可以是类实例或类)的锁方能执行,具体机制同前所述。由于可以针对任意代码块,且可任意指定上锁的对象,故灵活性较高。 六、线程的阻塞 为了解决对共享存储区的访问冲突,Java 引入了同步机制,现在让我们来考察多个线程对共享资源的访问,显然同步机制已经不够了,因为在任意时刻所要求的资源不一定已经准备好了被访问,反过来,同一时刻准备好了的资源也可能不止一个。为了解决这种情况下的访问控制问题,Java 引入了对阻塞机制的支持。 阻塞指的是暂停一个线程的执行以等待某个条件发生(如某资源就绪),学过操作系统的同学对它一定已经很熟悉了。Java 提供了大量方法来支持阻塞,下面让我们逐一分析。 1. sleep() 方法:sleep() 允许 指定以毫秒为单位的一段时间作为参数,它使得线程在指定的时间内进入阻塞状态,不能得到CPU 时间,指定的时间一过,线程重新进入可执行状态。典型地,sleep() 被用在等待某个资源就绪的情形:测试发现条件不满足后,让线程阻塞一段时间后重新测试,直到条件满足为止。 2. suspend() 和 resume() 方法:两个方法配套使用,suspend()使得线程进入阻塞状态,并且不会自动恢复,必须其对应的resume() 被调用,才能使得线程重新进入可执行状态。典型地,suspend() 和 resume() 被用在等待另一个线程产生的结果的情形:测试发现结果还没有产生后,让线程阻塞,另一个线程产生了结果后,调用 resume() 使其恢复。 3. yield() 方法:yield() 使得线程放弃当前分得的 CPU 时间,但是不使线程阻塞,即线程仍处于可执行状态,随时可能再次分得 CPU 时间。调用 yield() 的效果等价于调度程序认为该线程已执行了足够的时间从而转到另一个线程。 4. wait() 和 notify() 方法:两个方法配套使用,wait() 使得线程进入阻塞状态,它有两种形式,一种允许 指定以毫秒为单位的一段时间作为参数,另一种没有参数,前者当对应的 notify() 被调用或者超出指定时间时线程重新进入可执行状态,后者则必须对应的 notify() 被调用。 初看起来它们与 suspend() 和 resume() 方法对没有什么分别,但是事实上它们是截然不同的。区别的核心在于,前面叙述的所有方法,阻塞时都不会释放占用的锁(如果占用了的话),而这一对方法则相反。 上述的核心区别导致了一系列的细节上的区别。 首先,前面叙述的所有方法都隶属于 Thread 类,但是这一对却直接隶属于 Object 类,也就是说,所有对象都拥有这一对方法。初看起来这十分不可思议,但是实际上却是很自然的,因为这一对方法阻塞时要释放占用的锁,而锁是任何对象都具有的,调用任意对象的 wait() 方法导致线程阻塞,并且该对象上的锁被释放。 而调用 任意对象的notify()方法则导致因调用该对象的 wait() 方法而阻塞的线程中随机选择的一个解除阻塞(但要等到获得锁后才真正可执行)。 其次,前面叙述的所有方法都可在任何位置调用,但是这一对方法却必须在 synchronized 方法或块中调用,理由也很简单,只有在synchronized 方法或块中当前线程才占有锁,才有锁可以释放。 同样的道理,调用这一对方法的对象上的锁必须为当前线程所拥有,这样才有锁可以释放。因此,这一对方法调用必须放置在这样的 synchronized 方法或块中,该方法或块的上锁对象就是调用这一对方法的对象。若不满足这一条件,则程序虽然仍能编译,但在运行时会出现IllegalMonitorStateException 异常。 wait() 和 notify() 方法的上述特性决定了它们经常和synchronized 方法或块一起使用,将它们和操作系统的进程间通信机制作一个比较就会发现它们的相似性:synchronized方法或块提供了类似于操作系统原语的功能,它们的执行不会受到多线程机制的干扰,而这一对方法则相当于 block 和wakeup 原语(这一对方法均声明为 synchronized)。 它们的结合使得我们可以实现操作系统上一系列精妙的进程间通信的算法(如信号量算法),并用于解决各种复杂的线程间通信问题。关于 wait() 和 notify() 方法最后再说明两点: 第一:调用 notify() 方法导致解除阻塞的线程是从因调用该对象的 wait() 方法而阻塞的线程中随机选取的,我们无法预料哪一个线程将会被选择,所以编程时要特别小心,避免因这种不确定性而产生问题。 第二:除了 notify(),还有一个方法 notifyAll() 也可起到类似作用,唯一的区别在于,调用 notifyAll() 方法将把因调用该对象的 wait() 方法而阻塞的所有线程一次性全部解除阻塞。当然,只有获得锁的那一个线程才能进入可执行状态。 谈到阻塞,就不能不谈一谈死锁,略一分析就能发现,suspend() 方法和不指定超时期限的 wait() 方法的调用都可能产生死锁。遗憾的是,Java 并不在语言级别上支持死锁的避免,我们在编程中必须小心地避免死锁。 以上我们对 Java 中实现线程阻塞的各种方法作了一番分析,我们重点分析了 wait() 和 notify()方法,因为它们的功能最强大,使用也最灵活,但是这也导致了它们的效率较低,较容易出错。实际使用中我们应该灵活使用各种方法,以便更好地达到我们的目的。 七、守护线程 守护线程是一类特殊的线程,它和普通线程的区别在于它并不是应用程序的核心部分,当一个应用程序的所有非守护线程终止运行时,即使仍然有守护线程在运行,应用程序也将终止,反之,只要有一个非守护线程在运行,应用程序就不会终止。守护线程一般被用于在后台为其它线程提供服务。 可以通过调用方法 isDaemon() 来判断一个线程是否是守护线程,也可以调用方法 setDaemon() 来将一个线程设为守护线程。 八、线程组 线程组是一个 Java 特有的概念,在 Java 中,线程组是类ThreadGroup 的对象,每个线程都隶属于唯一一个线程组,这个线程组在线程创建时指定并在线程的整个生命期内都不能更改。 你可以通过调用包含 ThreadGroup 类型参数的 Thread 类构造函数来指定线程属的线程组,若没有指定,则线程缺省地隶属于名为 system 的系统线程组。 在 Java 中,除了预建的系统线程组外,所有线程组都必须显式创建。在 Java 中,除系统线程组外的每个线程组又隶属于另一个线程组,你可以在创建线程组时指定其所隶属的线程组,若没有指定,则缺省地隶属于系统线程组。这样,所有线程组组成了一棵以系统线程组为根的树。 Java 允许我们对一个线程组中的所有线程同时进行操作,比如我们可以通过调用线程组的相应方法来设置其中所有线程的优先级,也可以启动或阻塞其中的所有线程。 Java 的线程组机制的另一个重要作用是线程安全。线程组机制允许我们通过分组来区分有不同安全特性的线程,对不同组的线程进行不同的处理,还可以通过线程组的分层结构来支持不对等安全措施的采用。 Java 的 ThreadGroup 类提供了大量的方法来方便我们对线程组树中的每一个线程组以及线程组中的每一个线程进行操作。 九、总结 在本文中,我们讲述了 Java 多线程编程的方方面面,包括创建线程,以及对多个线程进行调度、管理。我们深刻认识到了多线程编程的复杂性,以及线程切换开销带来的多线程程序的低效性,这也促使我们认真地思考一个问题:我们是否需要多线程?何时需要多线程? 多线程的核心在于多个代码块并发执行,本质特点在于各代码块之间的代码是乱序执行的。我们的程序是否需要多线程,就是要看这是否也是它的内在特点。 假如我们的程序根本不要求多个代码块并发执行,那自然不需要使用多线程;假如我们的程序虽然要求多个代码块并发执行,但是却不要求乱序,则我们完全可以用一个循环来简单高效地实现,也不需要使用多线程;只有当它完全符合多线程的特点时,多线程机制对线程间通信和线程管理的强大支持才能有用武之地,这时使用多线程才是值得的。 来自:开发者在线

Q6:怎么处理JAVA多线程死锁问题?

对资源采用同步,还有银行家算法银行家算法是一种最有代表性的避免死锁的算法。在避免死锁方法中允许进程动态地申请资源,但系 银行家算法统在进行资源分配之前,应先计算此次分配资源的安全性,若分配不会导致系统进入不安全状态,则分配,否则等待。为实现银行家算法,系统必须设置若干数据结构。   要解释银行家算法,必须先解释操作系统安全状态和不安全状态。   安全序列是指一个进程序列{P1,…,Pn}是安全的,如果对于每一个进程Pi(1≤i≤n),它以后尚需要的资源量不超过系统当前剩余资源量与所有进程Pj (j < i )当前占有资源量之和。安全状态  如果存在一个由系统中所有进程构成的安全序列P1,…,Pn,则系统处于安全状态。安全状态一定是没有死锁发生。不安全状态  不存在一个安全序列。不安全状态不一定导致死锁。算法的实现初始化  由用户输入数据,分别对可利用资源向量矩阵AVAILABLE、最大需求矩阵MAX、分配矩阵ALLOCATION、需求矩阵NEED赋值。银行家算法  在避免死锁的方法中,所施加的限制条件较弱,有可能获得令人满意的系统性能。在该方法中把系统的状态分为安全状态和不安全状态,只要能使系统始终都处于安全状态,便可以避免发生死锁。   银行家算法的基本思想是分配资源之前,判断系统是否是安全的;若是,才分配。它是最具有代表性的避免死锁的算法。   设进程cusneed提出请求REQUEST [i],则银行家算法按如下规则进行判断。   (1)如果REQUEST [cusneed] [i]<= NEED[cusneed][i],则转(2);否则,出错。   (2)如果REQUEST [cusneed] [i]<= AVAILABLE[cusneed][i],则转(3);否则,出错。   (3)系统试探分配资源,修改相关数据:   AVAILABLE[i]-=REQUEST[cusneed][i];   ALLOCATION[cusneed][i]+=REQUEST[cusneed][i];   NEED[cusneed][i]-=REQUEST[cusneed][i];   (4)系统执行安全性检查,如安全,则分配成立;否则试探险性分配作废,系统恢复原状,进程等待。安全性检查算法  (1)设置两个工作向量Work=AVAILABLE;FINISH   (2)从进程集合中找到一个满足下述条件的进程,   FINISH==false;   NEED<=Work;   如找到,执行(3);否则,执行(4)   (3)设进程获得资源,可顺利执行,直至完成,从而释放资源。   Work+=ALLOCATION;   Finish=true;   GOTO 2   (4)如所有的进程Finish= true,则表示安全;否则系统不安全。

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