多线程的一些问题

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。



例子代码如下：

  
public 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.   
  
}   
  
}   
  
}   
  
    
  
public class TestMain{   
  
public static void main(){   
  
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();   
  
}   
  
}   

 

 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。