Java Thread应该注意的问题

来源：互联网发布：tensorflow java api 编辑：程序博客网时间：2024/04/30 08:55

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 1．同步对象的恒定性
 2．如何放置共享数据
 3．同步的粒度
 4．线程之间的通知
 5．跨类的同步对象

Java的线程编程非常简单。但有时会看到一些关于线程的错误用法。下面列出一些应该注意的问题。

1．同步对象的恒定性
All java objects are references.
    对于局部变量和参数来说，java里面的int, float, double, boolean等基本数据类型，都在栈上。这些基本类型是无法同步的；java里面的对象（根对象是Object），全都在堆里，指向对象的reference在栈上。
    java中的同步对象，实际上是对于reference所指的“对象地址”进行同步。
    需要注意的问题是，千万不要对同步对象重新赋值。举个例子。
class A implements Runnable{
Object lock = new Object();

void run(){
    for(...){
      synchronized(lock){
        // do something
        ...
        lock = new Object();
    }
}
}
    run函数里面的这段同步代码实际上是毫无意义的。因为每一次lock都给重新分配了新的对象的reference，每个线程都在新的reference同步。
    大家可能觉得奇怪，怎么会举这么一个例子。因为我见过这样的代码，同步对象在其它的函数里被重新赋了新值。这种问题很难查出来。
    所以，一般应该把同步对象声明为final.
    final Object lock = new Object();
    使用Singleton Pattern 设计模式来获取同步对象，也是一种很好的选择。

2．如何放置共享数据
    实现线程，有两种方法，一种是继承Thread类，一种是实现Runnable接口。
    上面举的例子，采用实现Runnable接口的方法。本文推荐这种方法。
    首先，把需要共享的数据放在一个实现Runnable接口的类里面，然后，把这个类的实例传给多个Thread的构造方法。这样，新创建的多个Thread，都共同拥有一个Runnable实例，共享同一份数据。
    如果采用继承Thread类的方法，就只好使用static静态成员了。如果共享的数据比较多，就需要大量的static静态成员，令程序数据结构混乱，难以扩展。这种情况应该尽量避免。
    编写一段多线程代码，处理一个稍微复杂点的问题。两种方法的优劣，一试便知。

3．同步的粒度
线程同步的粒度越小越好，即，线程同步的代码块越小越好。尽量避免用synchronized修饰符来声明方法。尽量使用synchronized(anObject)的方式，如果不想引入新的同步对象，使用synchronized(this)的方式。而且，synchronized代码块越小越好。

4．线程之间的通知
    这里使用“通知”这个词，而不用“通信”这个词，是为了避免词义的扩大化。
    线程之间的通知，通过Object对象的wait()和notify() 或notifyAll() 方法实现。
    下面用一个例子，来说明其工作原理：
    假设有两个线程，A和B。共同拥有一个同步对象，lock。
    （1）首先，线程A通过synchronized(lock) 获得lock同步对象，然后调用lock.wait()函数，放弃lock同步对象，线程A停止运行，进入等待队列。
    （2）线程B通过synchronized(lock) 获得线程A放弃的lock同步对象，做完一定的处理，然后调用 lock.notify() 或者lock.notifyAll() 通知等待队列里面的线程A。
    （3）线程A从等待队列里面出来，进入ready队列，等待调度。
    （4）线程B继续处理，出了synchronized(lock)块之后，放弃lock同步对象。
    （5）线程A获得lock同步对象，继续运行。

**被通知的线程要等待通知的线程释放同步对象后获得此同步对象，然后才能执行。

例子代码如下：

public class TestMain {
    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub 
        Runnable resource = new SharedResource();
        Thread A = new Thread(resource, "A");
        A.start();
        // 强迫主线程停止运行，以便线程A开始运行。 
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
        }
        Thread B = new Thread(resource, "B");
        B.start();
    }
}
class SharedResource implements Runnable {
    Object lock = new Object();
    
    public void run() {
        // 获取当前线程的名称。 
        String threadName = Thread.currentThread().getName();
        if ("A".equals(threadName)) {
            synchronized (lock) { // 线程A通过synchronized(lock) 获得lock同步对象 
                try {
                    System.out.println("A gives up lock.");
                    lock.wait(); // 调用lock.wait()函数，放弃lock同步对象， 
                    // 线程A停止运行，进入等待队列。 
                } catch (InterruptedException e) {
                }
                // 线程A重新获得lock同步对象之后，继续运行。 
                System.out.println("A got lock again and continue to run.");
            } // end of synchronized(lock) 
        }
        if ("B".equals(threadName)) {
            synchronized (lock) {// 线程B通过synchronized(lock) 获得线程A放弃的lock同步对象 
                System.out.println("B got lock.");
                lock.notify(); // 通知等待队列里面的线程A，进入ready队列，等待调度。 
                // 线程B继续处理，出了synchronized(lock)块之后，放弃lock同步对象。 
                System.out.println("B gives up lock.");
            } // end of synchronized(lock) 
            boolean hasLock = Thread.holdsLock(lock); // 检查B是否拥有lock同步对象。 
            System.out.println("B has lock ? -- " + hasLock); // false. 
        }
    }
}

5．跨类的同步对象
    对于简单的问题，可以把访问共享资源的同步代码都放在一个类里面。
    但是对于复杂的问题，我们需要把问题分为几个部分来处理，需要几个不同的类来处理问题。这时，就需要在不同的类中，共享同步对象。比如，在生产者和消费者之间共享同步对象，在读者和写者之间共享同步对象。
    如何在不同的类中，共享同步对象。有几种方法实现，
（1）前面讲过的方法，使用static静态成员，（或者使用Singleton Pattern.）
（2）用参数传递的方法，把同步对象传递给不同的类。
（3）利用字符串常量的“原子性”。
    对于第三种方法，这里做一下解释。一般来说，程序代码中的字符串常量经过编译之后，都具有唯一性，即，内存中不会存在两份相同的字符串常量。（通常情况下，C++，C语言程序编译之后，也具有同样的特性。）
比如，我们有如下代码。
    String A = "atom";
    String B = "atom";
    我们有理由认为，A和B指向同一个字符串常量。即，A==B。
注意，声明字符串变量的代码，不符合上面的规则。
    String C= new String("atom");
    String D = new String("atom");
    这里的C和D的声明是字符串变量的声明，所以，C != D。

    有了上述的认识，我们就可以使用字符串常量作为同步对象。
    比如我们在不同的类中，使用synchronized("myLock"), "myLock".wait(),"myLock".notify(), 这样的代码，就能够实现不同类之间的线程同步。
    本文并不强烈推荐这种用法，只是说明，有这样一种方法存在。
    本文推荐第二种方法，（2）用参数传递的方法，把同步对象传递给不同的类。