淺談Java多線程編程

崔 妍

哈爾濱鐵道職業(yè)技術學院，黑龍江 哈爾濱 150081

1 多線程編程形式

創(chuàng)建線程需要一定的步驟，首先要創(chuàng)建線程，然后為其指定工作，當工作結整后再斃掉該線程。通常在Java中線程的編程形式通常有兩種，第一種所創(chuàng)建的線程類是經過繼承Thread類實現(xiàn)的，再用該線程重載run（）；另外一種是建立一個Runnable接口類，因為Java無法支持多繼承性，因此如果要求類通過線程方式運行，并且繼承其它類，就要采用唯一的方法——run（）來實現(xiàn)Runnable接口，該方法就成為線程主函數。不同的程序運行方式不同所產生的結果也必然不同，主要由于兩個原因，一是由于循環(huán)中有個隨機暫停，另外一個重要的原因是由于無法保證線程的執(zhí)行時間。Java按照其時間表來運行這些進程，每個線程可以有一個優(yōu)先級與其相關聯(lián)。

2 設置線程的優(yōu)先級

利用調度程序來完成線程的運行，調度方法有協(xié)作和搶先兩形式，相比之下?lián)屜仁皆谫Y源調度方面較之協(xié)作式有更大優(yōu)勢，Java恰恰支持搶先式，所以分配優(yōu)先級能力在多線程程式中十分重要，線程調度的決策就是以其為參照進行，程式中的某些部分也會根據其重要程度而變化，從而保證它的優(yōu)先級與其價值是相對應的。優(yōu)先級的設這要注意幾點：一是確定優(yōu)先級必須采用1～10之間的整數；二是父線程的優(yōu)先級要被子線程所繼承；三是線程的優(yōu)先級可以通過setpriority（）的調用進行改變。Java會先擇最高優(yōu)先級的線程來執(zhí)行，因此編寫程式時，要注意有些線程優(yōu)先級較低，但也要給其執(zhí)行的機會，此時優(yōu)先級高的線程可以適當進入休眠狀態(tài)。

3 同步機制

在多線程程式中，所有線程都是各自獨立的執(zhí)行體，不過線程代碼的模式卻是相同的，如果這些線程要協(xié)同工作，那么一定要注意其線程代碼是不是能夠重入控制，所以Java就提供了相應的同步機制，從而阻止多個線程的一個或者多個關鍵代碼在任意時間執(zhí)行該代碼。該機制是建立在鎖的概念和監(jiān)視器基礎上的，其中監(jiān)視器是關鍵代碼周圍的保護，鎖則是監(jiān)視器阻止線程進入監(jiān)視器的軟件。其基本理念是：如果一個線程要進入監(jiān)視器所監(jiān)視的關鍵代碼，該線程要獲取一個與之相關的鎖；如果別的線程在使用這個鎖，那么Java就會強制性的要求其在一個與鎖以及監(jiān)視器相關的區(qū)域進行等待；當鎖被釋放時，Java就移出等待狀態(tài)中的線程，同意其獲取瑣，并對監(jiān)視器的關鍵代碼進行相應處理。Java自帶monitorexit以及monitorenter指令與鎖和監(jiān)視器同步工作，不過這種級別相對較低，我們可以使用以下兩種方法執(zhí)行線程同步：

3.1 synchronized方法

把synchronized的關鍵字加入到方法聲明中，來聲明synchronized（）方法。在synchronized（）方法中，類成員變量訪問由synchronized（）方法控制，每個類實例都會對應一個瑣，如果synchronized（）方法要執(zhí)行就要獲取相應的鎖，否則會阻塞所屬的線程。一旦該方法進入執(zhí)行狀態(tài)就會獨占一個鎖，并且直至其返回才會釋放。這種機制可以確保在同一時間對每個類實例，它的聲明為synchronized的成員函數最多只能有一個處于執(zhí)行狀態(tài)，從而避免了類成員變量訪問產生沖突。JAVA中每個類都對應一把這樣的鎖，因此要控制其訪問類的靜態(tài)成員變量，就可以把類的靜態(tài)成員函數聲明為synchronized。

3.2 synchronized塊

上述方法中，如果代碼量較多，則聲明的效率會大受影響，因此我們可以用synchronized塊來解決該問題。synchronized塊中要獲取SynObject對應的鎖才可以執(zhí)行，因為可以對任何代碼塊并且上鎖的對象可以任意指定，因此相對synchronized塊方法有較高的靈活性。

4 線程阻塞和死鎖

既然進行多線程編程就不得不考慮訪問共享資源的問題。雖然上述JAVA同步機制可以控制線程代碼重入，但很多時候多個線程在各自的執(zhí)行過程中，會訪問諸如存儲處理等同一處資源，因為線程不同，其所執(zhí)行的時機也不一致，所以為了防止不同線程在訪問共享資源時修改其內容，JAVA就提供了相應的阻塞機制來解決該問題，支持阻塞的方法有以下幾種：

1）線程阻塞的方法

第一種是sleep（）：該方法同意指定毫秒為單位的時間段作為參數，可以使線程在其指定時間段內不用得到CPU時間還可以進入阻塞狀態(tài)，當指定時間過去后，線程即可進入執(zhí)行狀態(tài)；第二種是resume（）以及suspend（）：要將這兩種方法進行配合使用，suspend（）會使線程保持阻塞狀態(tài)，并且無法自動恢復，只有當調用resume（）時，才可以重新使線程進入執(zhí)行狀態(tài)；第三種是yield（）：該方法使得線程放棄當前得到的CPU時間，但是無法阻塞線程，因此線程仍然處于執(zhí)行狀態(tài)中，并且可以隨時再取得CPU時間。當調用yield（）時其效果等價于調度程序，認為該線程已經執(zhí)行了足夠的時間，轉達向另一個線程；第四種方法是notify（）以及wait（）：要將兩種方法配合使用。其中wait（）有兩種形式使線程進入阻塞狀態(tài)，一種是同意指定一段時間為參數，如果與其以對應的notify（）超出所指定的時間或者被調用，線程可以重新執(zhí)行；另外一種是不指定參數，此時就要等到調用notify（）才可以解除。這種配套使用的方法與上述resume（）、suspend（）的區(qū)別就在于該方法阻塞時不會釋放鎖，而resume（）、suspend（）剛好相反。

2）注意事項

notify（）和wait（）屬于Thread類，而resume（）和suspend（）則屬于Object類，即所有對象都有這一對方法，在阻塞時要釋放所占用的鎖。由于任何對象都有鎖，所以調用任何對象wait（）法都會導致線程阻塞，且對象的鎖也被釋放；如果調用任何對象notify（）法，就會導致調用該對象的wait（）法阻塞線程中隨機選擇任意一個解除阻塞。此外，調用不指定超時期限的wait（）法以及suspend（）法，都有產生死鎖的可能，JAVA在語言級別上并不支持避免死鎖，因此在編程過程中要注意加以控制，避免死鎖。

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