Java多线程发展简史(1)

引言

首先问这样一个问题，如果提到Java多线程编程，你会想到什么？

volatile、synchronized关键字？
竞争和同步？
锁机制？
线程安全问题？
线程池和队列？
好吧，请原谅我在这里卖的关子，其实这些都对，但是又不足够全面，如果我们这样来谈论Java多线程会不会全面一些：

模型：JMM（Java内存模型）和JCM（Java并发模型）
使用：JDK中的并发包
实践：怎样写线程安全的代码
除错：使用工具来分析并发问题
……
可是，这未免太死板了，不是么？

不如换一个思路，我们少谈一些很容易查到的语法，不妨从历史的角度看看Java在多线程编程方面是怎样进化的，这个过程中，它做了哪些正确的决定，犯了哪些错误，未来又会有怎样的发展趋势？

另外，还有一点要说是，我希望通过大量的实例代码来说明这些事情。Linus说：“Talk is cheap, show me the code.”。下文涉及到的代码我已经上传，可以在此打包下载。

诞生

Java的基因来自于1990年12月Sun公司的一个内部项目，目标设备正是家用电器，但是C++的可移植性和API的易用性都让程序员反感。旨在解决这样的问题，于是又了Java的前身Oak语言，但是知道1995年3月，它正式更名为Java，才算Java语言真正的诞生。

JDK 1.0

1996年1月的JDK1.0版本，从一开始就确立了Java最基础的线程模型，并且，这样的线程模型再后续的修修补补中，并未发生实质性的变更，可以说是一个具有传承性的良好设计。

抢占式和协作式是两种常见的进程/线程调度方式，操作系统非常适合使用抢占式方式来调度它的进程，它给不同的进程分配时间片，对于长期无响应的进程，它有能力剥夺它的资源，甚至将其强行停止（如果采用协作式的方式，需要进程自觉、主动地释放资源，也许就不知道需要等到什么时候了）。Java语言一开始就采用协作式的方式，并且在后面发展的过程中，逐步废弃掉了粗暴的stop/resume/suspend这样的方法，它们是违背协作式的不良设计，转而采用wait/notify/sleep这样的两边线程配合行动的方式。

一种线程间的通信方式是使用中断：

package com.jiaozg.thread;

public class InterruptCheck extends Thread {
	
	@Override
	public void run() {
		System.out.println("start");  
		while(true) {
			if(Thread.currentThread().isInterrupted()) {
				break;
			}
		}
		System.out.println("while exit"); 
	}
	
	public static void main(String[] args) {  
		Thread thread = new InterruptCheck();
		thread.start();
		try {
			sleep(2000);
		} catch (InterruptedException e) {  
        } 
		thread.interrupt();
	}
}

这是中断的一种使用方式，看起来就像是一个标志位，线程A设置这个标志位，线程B时不时地检查这个标志位。另外还有一种使用中断通信的方式，如下：

package com.jiaozg.thread;

public class InterruptWait extends Thread {

	public static Object lock = new Object();

	@Override
	public void run() {
		System.out.println("start");
		synchronized (lock) {
			try {
				lock.wait();
			} catch (InterruptedException e) {
				System.out.println(Thread.currentThread().isInterrupted());
				Thread.currentThread().interrupt(); // set interrupt flag again
				System.out.println(Thread.currentThread().isInterrupted());
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		Thread thread = new InterruptWait();
		thread.start();
		try {
			sleep(2000);
		} catch (InterruptedException e) {
		}
		thread.interrupt();
	}

}

在这种方式下，如果使用wait方法处于等待中的线程，被另一个线程使用中断唤醒，于是抛出InterruptedException，同时，中断标志清除，这时候我们通常会在捕获该异常的地方重新设置中断，以便后续的逻辑通过检查中断状态来了解该线程是如何结束的。

在比较稳定的JDK 1.0.2版本中，已经可以找到Thread和ThreadUsage这样的类，这也是线程模型中最核心的两个类。整个版本只包含了这样几个包：java.io、 java.util、java.net、java.awt和java.applet，所以说Java从一开始这个非常原始的版本就确立了一个持久的线程模型。

值得一提的是，在这个版本中，原子对象AtomicityXXX已经设计好了，这里给出一个例子，说明i++这种操作时非原子的，而使用原子对象可以保证++操作的原子性：

package com.jiaozg.thread;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class Atomicity {
	
	private static volatile int nonAtomicCounter = 0;
	private static volatile AtomicInteger atomicCounter = new AtomicInteger(0);
	
	private static int times = 0;  
	
	public static void caculate() {  
		times++; 
		for (int i = 0; i < 1000; i++) {  
            new Thread(new Runnable() {  
                public void run() {  
                    nonAtomicCounter++;  
                    atomicCounter.incrementAndGet();  
                }  
            }).start();  
        }  
   
        try {  
            Thread.sleep(1000);  
        } catch (InterruptedException e) {  
        }  
	}
	
	 public static void main(String[] args) {  
	        caculate();  
	        while (nonAtomicCounter == 1000) {  
	            nonAtomicCounter = 0;  
	            atomicCounter.set(0);  
	            caculate();  
	        }  
	   
	        System.out.println("Non-atomic counter: " + times + ":" 
	                + nonAtomicCounter);  
	        System.out.println("Atomic counter: " + times + ":" + atomicCounter);  
	    }  

}

上面这个例子你也许需要跑几次才能看到效果，使用非原子性的++操作，结果经常小于1000。

对于锁的使用，网上可以找到各种说明，但表述都不够清晰。请看下面的代码：

package com.jiaozg.thread;

public class Lock {
	
	 private static Object o = new Object(); 
	 static Lock lock = new Lock(); 
	 
	// lock on dynamic method  
	    public synchronized void dynamicMethod() {  
	        System.out.println("dynamic method");  
	        sleepSilently(2000);  
	    }  
	    
	 // lock on static method  
	    public static synchronized void staticMethod() {  
	        System.out.println("static method");  
	        sleepSilently(2000);  
	    }  
	   
	    // lock on this  
	    public void thisBlock() {  
	        synchronized (this) {  
	            System.out.println("this block");  
	            sleepSilently(2000);  
	        }  
	    }  
	   
	    // lock on an object  
	    public void objectBlock() {  
	        synchronized (o) {  
	            System.out.println("dynamic block");  
	            sleepSilently(2000);  
	        }  
	    }  
	   
	    // lock on the class  
	    public static void classBlock() {  
	        synchronized (Lock.class) {  
	            System.out.println("static block");  
	            sleepSilently(2000);  
	        }  
	    }  
	   
	    private static void sleepSilently(long millis) {  
	        try {  
	            Thread.sleep(millis);  
	        } catch (InterruptedException e) {  
	            e.printStackTrace();  
	        }  
	    }  
	   
	    public static void main(String[] args) {  
	   
	        // object lock test  
	        new Thread() {  
	            @Override 
	            public void run() {  
	                lock.dynamicMethod();  
	            }  
	        }.start();  
	        new Thread() {  
	            @Override 
	            public void run() {  
	                lock.thisBlock();  
	            }  
	        }.start();  
	        new Thread() {  
	            @Override 
	            public void run() {  
	                lock.objectBlock();  
	            }  
	        }.start();  
	   
	        sleepSilently(3000);  
	        System.out.println();  
	   
	        // class lock test  
	        new Thread() {  
	            @Override 
	            public void run() {  
	                lock.staticMethod();  
	            }  
	        }.start();  
	        new Thread() {  
	            @Override 
	            public void run() {  
	                lock.classBlock();  
	            }  
	        }.start();  
	   
	    }  

}

上面的例子可以反映对一个锁竞争的现象，结合上面的例子，理解下面这两条，就可以很容易理解synchronized关键字的使用：

非静态方法使用synchronized修饰，相当于synchronized(this)。
静态方法使用synchronized修饰，相当于synchronized(Lock.class)。

ref：http://developer.51cto.com/art/201209/357617.htm