線程組

　　線程是被個(gè)別創(chuàng)建的，但可以將它們歸類(lèi)到線程組中，以便于調(diào)試和監(jiān)視。只能在創(chuàng)建線程的同時(shí)將它與一個(gè)線程組相關(guān)聯(lián)。在使用大量線程的程序中，使用線程組組織線程可能很有幫助�？梢詫⑺鼈兛醋魇怯�(jì)算機(jī)上的目錄和文件結(jié)構(gòu)。

　　線程間發(fā)信

　　當(dāng)線程在繼續(xù)執(zhí)行前需要等待一個(gè)條件時(shí)，僅有 synchronized 關(guān)鍵字是不夠的。雖然 synchronized 關(guān)鍵字阻止并發(fā)更新一個(gè)對(duì)象，但它沒(méi)有實(shí)現(xiàn)線程間發(fā)信。Object 類(lèi)為此提供了三個(gè)函數(shù)：wait()、notify() 和 notifyAll()。以全球氣候預(yù)測(cè)程序?yàn)槔�。這些程序通過(guò)將地球分為許多單元，在每個(gè)循環(huán)中，每個(gè)單元的計(jì)算都是隔離進(jìn)行的，直到這些值趨于穩(wěn)定，然后相鄰單元之間就會(huì)交換一些數(shù)據(jù)。所以，從本質(zhì)上講，在每個(gè)循環(huán)中各個(gè)線程都必須等待所有線程完成各自的任務(wù)以后才能進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。這個(gè)模型稱(chēng)為 屏蔽同步，下例說(shuō)明了這個(gè)模型：

　　屏蔽同步

　　public class BSync {
　　 int totalThreads;
　　 int currentThreads;

　　 public BSync(int x) {
　　 totalThreads = x;
　　 currentThreads = 0;
　　 }

　　 public synchronized void waitForAll() {
　　 currentThreads++;
　　 if(currentThreads < totalthreads)="" {="">
　　　 try {
　　　　 wait();
　　　 } catch (Exception e) {}
　　 }
　　 else {
　　　 currentThreads = 0;
　　　 notifyAll();
　　 }
　　 }
　　}

　　當(dāng)對(duì)一個(gè)線程調(diào)用 wait() 時(shí)，該線程就被有效阻塞，只到另一個(gè)線程對(duì)同一個(gè)對(duì)象調(diào)用 notify() 或 notifyAll() 為止。因此，在前一個(gè)示例中，不同的線程在完成它們的工作以后將調(diào)用 waitForAll() 函數(shù)，最后一個(gè)線程將觸發(fā) notifyAll() 函數(shù)，該函數(shù)將釋放所有的線程。第三個(gè)函數(shù) notify() 只通知一個(gè)正在等待的線程，當(dāng)對(duì)每次只能由一個(gè)線程使用的資源進(jìn)行訪問(wèn)限制時(shí)，這個(gè)函數(shù)很有用。但是，不可能預(yù)知哪個(gè)線程會(huì)獲得這個(gè)通知，因?yàn)檫@取決于 Java 虛擬機(jī) (JVM) 調(diào)度算法。

　　將 CPU 讓給另一個(gè)線程

　　當(dāng)線程放棄某個(gè)稀有的資源（如數(shù)據(jù)庫(kù)連接或網(wǎng)絡(luò)端口）時(shí)，它可能調(diào)用 yield() 函數(shù)臨時(shí)降低自己的優(yōu)先級(jí)，以便某個(gè)其他線程能夠運(yùn)行。

　　守護(hù)線程

　　有兩類(lèi)線程：用戶線程和守護(hù)線程。用戶線程是那些完成有用工作的線程。 守護(hù)線程是那些僅提供輔助功能的線程。Thread 類(lèi)提供了 setDaemon() 函數(shù)。Java 程序?qū)⑦\(yùn)行到所有用戶線程終止，然后它將破壞所有的守護(hù)線程。在 Java 虛擬機(jī) (JVM) 中，即使在 main 結(jié)束以后，如果另一個(gè)用戶線程仍在運(yùn)行，則程序仍然可以繼續(xù)運(yùn)行。

　　避免不提倡使用的方法

　　不提倡使用的方法是為支持向后兼容性而保留的那些方法，它們?cè)谝院蟮陌姹局锌赡艹霈F(xiàn)，也可能不出現(xiàn)。Java 多線程支持在版本 1.1 和版本 1.2 中做了重大修訂，stop()、suspend() 和 resume() 函數(shù)已不提倡使用。這些函數(shù)在 JVM 中可能引入微妙的錯(cuò)誤。雖然函數(shù)名可能聽(tīng)起來(lái)很誘人，但請(qǐng)抵制誘惑不要使用它們。

　　調(diào)試線程化的程序

　　在線程化的程序中，可能發(fā)生的某些常見(jiàn)而討厭的情況是死鎖、活鎖、內(nèi)存損壞和資源耗盡。

　　死鎖

　　死鎖可能是多線程程序最常見(jiàn)的問(wèn)題。當(dāng)一個(gè)線程需要一個(gè)資源而另一個(gè)線程持有該資源的鎖時(shí)，就會(huì)發(fā)生死鎖。這種情況通常很難檢測(cè)。但是，解決方案卻相當(dāng)好：在所有的線程中按相同的次序獲取所有資源鎖。例如，如果有四個(gè)資源 ?A、B、C 和 D ? 并且一個(gè)線程可能要獲取四個(gè)資源中任何一個(gè)資源的鎖，則請(qǐng)確保在獲取對(duì) B 的鎖之前首先獲取對(duì) A 的鎖，依此類(lèi)推。如果“線程 1”希望獲取對(duì) B 和 C 的鎖，而“線程 2”獲取了 A、C 和 D 的鎖，則這一技術(shù)可能導(dǎo)致阻塞，但它永遠(yuǎn)不會(huì)在這四個(gè)鎖上造成死鎖。

　　活鎖

　　當(dāng)一個(gè)線程忙于接受新任務(wù)以致它永遠(yuǎn)沒(méi)有機(jī)會(huì)完成任何任務(wù)時(shí)，就會(huì)發(fā)生活鎖。這個(gè)線程最終將超出緩沖區(qū)并導(dǎo)致程序崩潰。試想一個(gè)秘書(shū)需要錄入一封信，但她一直在忙于接電話，所以這封信永遠(yuǎn)不會(huì)被錄入。 內(nèi)存損壞

　　如果明智地使用 synchronized 關(guān)鍵字，則完全可以避免內(nèi)存錯(cuò)誤這種氣死人的問(wèn)題。

　　資源耗盡

　　某些系統(tǒng)資源是有限的，如文件描述符。多線程程序可能耗盡資源，因?yàn)槊總�(gè)線程都可能希望有一個(gè)這樣的資源。如果線程數(shù)相當(dāng)大，或者某個(gè)資源的侯選線程數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了可用的資源數(shù)，則最好使用 資源池。一個(gè)最好的示例是數(shù)據(jù)庫(kù)連接池。只要線程需要使用一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)連接，它就從池中取出一個(gè)，使用以后再將它返回池中。資源池也稱(chēng)為 資源庫(kù)。

　　調(diào)試大量的線程

　　有時(shí)一個(gè)程序因?yàn)橛写罅康木�程在運(yùn)行而極難調(diào)試。在這種情況下，下面的這個(gè)類(lèi)可能會(huì)派上用場(chǎng)：

　　public class Probe extends Thread {
　　 public Probe() {}
　　 public void run() {
　　 while(true) {
　　　 Thread[] x = new Thread[100];
　　　 Thread.enumerate(x);
　　　 for(int i=0; i<100; i++)="" {="">
　　　　 Thread t = x[i];
　　　　 if(t == null)
　　　　　 break;
　　　　 else
　　　　　 System.out.println(t.getName() + "\t" + t.getPriority()+ "\t" + t.isAlive() + "\t" + t.isDaemon());
　　　 }
　　 }
　　 }
　　}

　　限制線程優(yōu)先級(jí)和調(diào)度

　　Java 線程模型涉及可以動(dòng)態(tài)更改的線程優(yōu)先級(jí)。本質(zhì)上，線程的優(yōu)先級(jí)是從 1 到 10 之間的一個(gè)數(shù)字，數(shù)字越大表明任務(wù)越緊急。JVM 標(biāo)準(zhǔn)首先調(diào)用優(yōu)先級(jí)較高的線程，然后才調(diào)用優(yōu)先級(jí)較低的線程。但是，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)具有相同優(yōu)先級(jí)的線程的處理是隨機(jī)的。如何處理這些線程取決于基層的操作系統(tǒng)策略。在某些情況下，優(yōu)先級(jí)相同的線程分時(shí)運(yùn)行；在另一些情況下，線程將一直運(yùn)行到結(jié)束。請(qǐng)記住，Java 支持 10 個(gè)優(yōu)先級(jí)，基層操作系統(tǒng)支持的優(yōu)先級(jí)可能要少得多，這樣會(huì)造成一些混亂。因此，只能將優(yōu)先級(jí)作為一種很粗略的工具使用。最后的控制可以通過(guò)明智地使用 yield() 函數(shù)來(lái)完成。通常情況下，請(qǐng)不要依靠線程優(yōu)先級(jí)來(lái)控制線程的狀態(tài)。

　　小結(jié)

　　本文說(shuō)明了在 Java 程序中如何使用線程。像是否應(yīng)該使用線程這樣的更重要的問(wèn)題在很大程序上取決于手頭的應(yīng)用程序。決定是否在應(yīng)用程序中使用多線程的一種方法是，估計(jì)可以并行運(yùn)行的代碼量。并記住以下幾點(diǎn)：

　　使用多線程不會(huì)增加 CPU 的能力。但是如果使用 JVM 的本地線程實(shí)現(xiàn)，則不同的線程可以在不同的處理器上同時(shí)運(yùn)行（在多 CPU 的機(jī)器中），從而使多 CPU 機(jī)器得到充分利用。

　　如果應(yīng)用程序是計(jì)算密集型的，并受 CPU 功能的制約，則只有多 CPU 機(jī)器能夠從更多的線程中受益。

　　當(dāng)應(yīng)用程序必須等待緩慢的資源（如網(wǎng)絡(luò)連接或數(shù)據(jù)庫(kù)連接）時(shí)，或者當(dāng)應(yīng)用程序是非交互式的時(shí)，多線程通常是有利的。

　　基于 Internet 的軟件有必要是多線程的；否則，用戶將感覺(jué)應(yīng)用程序反映遲鈍。例如，當(dāng)開(kāi)發(fā)要支持大量客戶機(jī)的服務(wù)器時(shí)，多線程可以使編程較為容易。在這種情況下，每個(gè)線程可以為不同的客戶或客戶組服務(wù)，從而縮短了響應(yīng)時(shí)間。 某些程序員可能在 C 和其他語(yǔ)言中使用過(guò)線程，在那些語(yǔ)言中對(duì)線程沒(méi)有語(yǔ)言支持。這些程序員可能通常都被搞得對(duì)線程失去了信心。