Java 編程語言為編寫多線程應(yīng)用程序提供強大的語言支持。但是，編寫有用的、沒有錯誤的多線程程序仍然比較困難。本文試圖概述幾種方法，程序員可用這幾種方法來創(chuàng)建高效的線程安全類。

　　并發(fā)性

　　只有當(dāng)要解決的問題需要一定程度的并發(fā)性時，程序員才會從多線程應(yīng)用程序中受益。例如，如果打印隊列應(yīng)用程序僅支持一臺打印機和一臺客戶機，則不應(yīng)該將它編寫為多線程的。一般說來，包含并發(fā)性的編碼問題通常都包含一些可以并發(fā)執(zhí)行的操作，同時也包含一些不可并發(fā)執(zhí)行的操作。例如，為多個客戶機和一個打印機提供服務(wù)的打印隊列可以支持對打印的并發(fā)請求，但向打印機的輸出必須是串行形式的。多線程實現(xiàn)還可以改善交互式應(yīng)用程序的響應(yīng)時間。

　　Synchronized 關(guān)鍵字

　　雖然多線程應(yīng)用程序中的大多數(shù)操作都可以并行進行，但也有某些操作（如更新全局標(biāo)志或處理共享文件）不能并行進行。在這些情況下，必須獲得一個鎖來防止其他線程在執(zhí)行此操作的線程完成之前訪問同一個方法。在 Java 程序中，這個鎖是通過 synchronized 關(guān)鍵字提供的。清單 1 說明了它的用法。

　　清單 1. 使用 synchronized 關(guān)鍵字來獲取鎖

　　public class MaxScore {
　　 int max;
　　 public MaxScore() {
　　 max = 0;
　　 }

　　 public synchronized void currentScore(int s) {
　　 if(s> max) {
　　 max = s;
　　 }
　　 }

　　 public int max() {
　　 return max;
　　 }
　　}

　　這里，兩個線程不能同時調(diào)用 currentScore() 方法；當(dāng)一個線程工作時，另一個線程必須阻塞。但是，可以有任意數(shù)量的線程同時通過 max() 方法訪問最大值，因為 max() 不是同步方法，因此它與鎖定無關(guān)。

　　試考慮在 MaxScore 類中添加另一個方法的影響，該方法的實現(xiàn)如清單 2 所示。

　　清單 2. 添加另一個方法

　　public synchronized void reset() {
　　 max = 0;
　　 }

　　這個方法（當(dāng)被訪問時）不僅將阻塞 reset() 方法的其他調(diào)用，而且也將阻塞 MaxScore 類的同一個實例中的 currentScore() 方法，因為這兩個方法都訪問同一個鎖。如果兩個方法必須不彼此阻塞，則程序員必須在更低的級別使用同步。清單 3 是另一種情況，其中兩個同步的方法可能需要彼此獨立。

　　清單 3. 兩個獨立的同步方法

　　import java.util.*;

　　public class Jury {
　　 Vector members;
　　 Vector alternates;

　　 public Jury() {
　　 members = new Vector(12, 1);
　　 alternates = new Vector(12, 1);
　　 }

　　 public synchronized void addMember(String name) {
　　 members.add(name);
　　 }

　　 public synchronized void addAlt(String name) {
　　 alternates.add(name);
　　 }

　　 public synchronized Vector all() {
　　 Vector retval = new Vector(members);
　　 retval.addAll(alternates);
　　 return retval;
　　 }
　　}

　　此處，兩個不同的線程可以將 members 和 alternates 添加到 Jury 對象中。請記住，synchronized 關(guān)鍵字既可用于方法，更一般地，也可用于任何代碼塊。清單 4 中的兩段代碼是等效的。

　　清單 4. 等效的代碼

　　synchronized void f() {
　　 void f() {
　　 // 執(zhí)行某些操作
　　 synchronized(this) {
　　 }
　　 // 執(zhí)行某些操作
　　 }
　　 }

　　所以，為了確保 addMember() 和 addAlt() 方法不彼此阻塞，可按清單 5 所示重寫 Jury 類。

　　清單 5. 重寫后的 Jury 類

　　import java.util.*;

　　public class Jury {
　　 Vector members;
　　 Vector alternates;

　　 public Jury() {
　　 members = new Vector(12, 1);
　　 alternates = new Vector(12, 1);
　　 }

　　 public void addMember(String name) {
　　 synchronized(members) {
　　 members.add(name);
　　 }
　　 }

　　 public void addAlt(String name) {
　　 synchronized(alternates) {
　　 alternates.add(name);
　　 }
　　 }

　　 public Vector all() {
　　 Vector retval;
　　 synchronized(members) {
　　 retval = new Vector(members);
　　 }

　　 synchronized(alternates) {
　　 retval.addAll(alternates);
　　 }

　　 return retval;
　　 }
　　}

　　請注意，我們還必須修改 all() 方法，因為對 Jury 對象同步已沒有意義。在改寫后的版本中，addMember()、addAlt() 和 all() 方法只訪問與 members 和 alternates 對象相關(guān)的鎖，因此鎖定 Jury 對象毫無用處。另請注意，all() 方法本來可以寫為清單 6 所示的形式。

　　清單 6. 將 members 和 alternates 用作同步的對象

　　public Vector all() {
　　 synchronized(members) {
　　 synchronized(alternates) {
　　 Vector retval;
　　 retval = new Vector(members);
　　 retval.addAll(alternates);
　　 }
　　 }
　　 return retval;
　　 }

　　但是，因為我們早在需要之前就獲得 members 和 alternates 的鎖，所以這效率不高。清單 5 中的改寫形式是一個較好的示例，因為它只在最短的時間內(nèi)持有鎖，并且每次只獲得一個鎖。這樣就完全避免了當(dāng)以后增加代碼時可能產(chǎn)生的潛在死鎖問題。