四.多线程的同步
以一个取钱列子来分析:(用户登录那些省略)
Accout类:
DrawThread类:
TestDraw测试类:
1.同步代码块
Java多线程支持引入了同步监视器来解决多线程安全,同步监视器的常用方法就是同步代码块:
括号中的obj就是同步监视器:上面的语句表示:线程开始执行同步代码块之前,必须先获得对同步监视器的锁定。这就意味着任何时刻只能有一条线程可以获得对同步监视器的锁定,当同步代码块执行结束后,该线程自然释放了对该同步监视器的锁定。
虽然java中对同步监视器使用的对象没有任何要求,但根据同步监视器的目的:阻止两条线程对同一个共享资源进行并发访问。所以一般将可能被并发访问的共享资源充当同步监视器。
修改后如下:
2.同步方法
(synchronized可以修饰方法,代码块。不能修饰属性和构造方法)
除了同步代码块外还可以使用synchronized关键字来修饰方法,那么这个修饰过的方法称为同步方法。对于同步方法来说,无需显式指定同步监视器,同步方法的同步监视器是this,也就是该对象本身,也就是上面TestDraw中定义的Accout类型的acct。
这里最好是将draw()方法写到Accout中,而不是像之前将取钱内容保存在run方法中,这种做法才更符合面向对象规则中的DDD(DomainDrivenDesign领域驱动设计)
对于可变类的同步会降低程序运行效率。不要对线程安全类德所有方法进行同步,只对那些会改变共享资源的方法同步。
单线程环境(可以使用线程不安全版本保证性能)多线程环境(线程安全版本)
2.1同步监视器的锁定什么时候释放
A.当前线程的同步方法,同步块执行结束。当前线程释放同步监视器
B.在同步方法,块中遇到break,return终止了该代码块,方法.释放
C.在代码块,方法中出现Error,Exception
D.执行同步时,程序执行了同步监视器对象的wait()方法,则当前线程暂停,释放
2.2同步监视器的锁定在以下情况不会被释放
A.执行同步时,程序调用Thread.sleep(),Thread.yield()方法来暂停当前线程的执行,不会释放
B.执行同步时,其他线程调用了该线程的suspend方法将该线程挂起,不会释放(但是尽量避免使用suspend和resume来控制线程,容易导致死锁)
3.同步锁(Lock)
在jdk1.5后,java除了上面两种同步代码块和同步方法之外,还提供了一种线程同步机制:它通过显示定义同步锁对象来实现同步,在这种机制下,同步锁应该使用Lock对象充当。
Lock是控制多个线程对共享资源进行访问的工具,每次只能有一个线程对Lock对象枷锁,线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。(特例:ReadWriteLock锁可能允许对共享资源并发访问)。在实现线程安全控制中,通常喜欢使用可重用锁(ReentrantLock),使用该Lock对象可以显示的加锁,释放锁。
CODE:
总结:
同步方法和同步代码块使用与共享资源相关的,隐式的同步监视器,并且强制要求加锁和释放锁要出现在一个块结构中,而且当获取了多个锁时,它们必须以相反的顺序释放,且必须在与所有锁被获取时相同的范围内释放所有锁。
虽然同步方法,代码块的范围机制使多线程安全编程非常方便,还可以避免很多涉及锁的常见编程错误,但有时也需要以更灵活的方式使用锁。Lock提供了同步方法,代码块中没有的其他功能(用于非块结构的tryLock方法,获取可中断锁lockInterruptibly方法,获取超时失效锁的tryLock(long,TimeUnit)方法)。
ReentrantLock锁具有重入性,即线程可以对它已经加锁的ReentrantLock锁再次加锁,ReentrantLock对象会维持一个计数器来追踪lock方法的嵌套调用,线程每次调用lock()加锁后,必须显示的调用unlock()释放锁,所以一段被锁保护的代码可以调用另一个被相同锁保护的方法。
4.死锁
当两个线程相互等待对方释放同步监视器的时候就会发生死锁,一旦出现死锁,整个程序既不会发生任何异常,也不会有任何提示,只是所有线程处于阻塞状态,无法继续。
五.线程通信
线程在系统内运行时,线程的调度具有一定的透明性,程序通常无法准确控制线程的轮换执行,可以通过以下方法来保证线程协调运行.
1.线程协调运行
如果对于一些方法是用同步方法或者同步代码块,那么可以调用Object类提供的wait(),notify(),notifyAll()。这三个不属于Thread,属于Object类,但必须由同步监视器来调用(同步方法的监视器是this:则需this.wait()....,同步代码块的监视器是括号中的obj.wait());
2.使用条件变量来控制协调
如果程序没有使用sychronized来保证同步,可以使用Lock来保证同步,则系统中就不存在隐式的同步监视器对象,也就不能使用wait,notify,notifyAll来协调了。
通过上面两行代码,条件Condition实际是绑定在一个Lock对象上的。
相对应的Condition类也有三个方法:
await(),signal(),signalAll()
Account账号类:
代码:
取钱线程:
存钱线程:
测试类:
但根据上面情况来看,显示用户被阻塞无法继续向下执行,这是因为存钱有三个线程共有3*10=30次操作,而取钱只有10次,所以阻塞。
阻塞和死锁是不一致的,这里阻塞只是在等待取钱。。。
3.使用管道流(通信)
上面的1,2两种线程操作,与其称为线程间的通信,不如称为线程之间协调运行的控制策略还要恰当些。如果需要在两条线程之间惊醒更多的信息交互,则可以考虑使用管道流进行通信。
管道流有3中形式:
1.字节流:PipedInputStream,PipedOutputStream
2.字符流:PipedReader,PipedWriter
3.新IO的管理Channel:Pipe.SinkChannel,Pipe.SourceChannel
使用管道的步骤:
1.new创建管道输入输出流
2.使用管道输入或输出流的connect方法连接这两个输入输出流
3.将两个管道流分别传入两个线程
4.两个线程分别依赖各自的流来进行通信
但是因为两个线程属于同一个进程,它们可以非常方便的共享数据,利用共享这个方式才应该是线程之间进行信息交流的最好方式,而不是使用管道流。如果是操作诸如聊天室那样的话,用管道通信效果会好些,共享资源的话,性能太低,出错概率高。
CODE:
六.线程组(ThreadGroup)
1.线程组介绍:
线程组可以对一批线程进行分类管理,Java也允许程序直接对线程组进行控制。对线程组的控制相当于同时控制这批线程。用户创建的所有线程都属于指定线程组,如果没有显示指定线程属于哪个线程组,那么这个线程属于默认线程组。在默认情况下,子线程和创建它的父线程处于同一个线程组内:例如A创建B线程,B没有指定线程组,那么A和B属于同一个线程组。
一旦某个线程加入到指定线程组,那么该线程就一直属于该线程组,直到该线程死亡,线程运行中途不能改变它所属的线程组(中途不能改变线程组,所以Thread类只有getThreadGroup()方法来获得线程组,而没有set方法。)。
Thread类中构造方法:
其中参数的个数根据情况而定,init中会根据参数个数而变,没这个参数的就直接nulllong类型就0.
ThreadGroup类中的构造方法:
看出上面两个public构造器都需要指定一个名字给线程组,所以线程组总是具有一个字符串名字,该名称可调用ThreadGroup的getName()获得,但不允许改变线程组的名字。
源码setMaxPriority(intpri)
例子:
2.线程异常处理
不想在多线程中遇到无谓的Exception,从jdk1.5后,java加强了线程的异常处理,如果线程执行过程中抛出了一个未处理的异常,JVM在结束该线程之前就会自动查找是否有对应的Thread.UncaughtExceptionHandler对象,如果找到该处理对象,将会调用该对象的uncaughtException(Threadt,Throwablee)方法来处理该异常。
自定义线程异常需要继承Thread.UncaughtExceptionHandler
Thread源码:
Thread类中提供两个方法来设置异常处理器:
1.staticsetDefaultUncaughtExceptionHandler(UncaughtExceptionHandlereh)
为该线程类的所有线程实例设置默认的异常处理器
源码:
2.setUncaughtExceptionHandler(UncaughtExceptionHandlereh)
为指定线程实例设置异常处理器
源码:
其实ThreadGroup类继承了Thread.UncaughtExceptionHandler接口,所以每个线程所属的线程组将会作为默认的异常处理器。
所以可以认为当一个线程出现异常时,JVM首先会调用该线程的异常处理器(setUncaughtExceptionHandler),如果找到就执行该异常。没找到就会调用该线程所属线程组的异常处理器。
ThreadGroup类中异常处理器
源码:
例子:
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