图解java多线程设计模式-第一章 Single Threaded Execution模式

最新推荐文章于 2024-02-02 08:51:46 发布

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本文深入探讨Java多线程设计中的SingleThreadedExecution模式，解析死锁发生条件及预防策略，详解synchronized关键字作用及原子操作概念，同时介绍Semaphore类在并发控制中的应用。

以下内容是我在阅读《图解Java多线程设计模式》一书中的总结和思考

本章配语是：能通过这座桥的只有一个人

几个概念：

SharedResource（共享资源）：可以被多个线程访问的类，包含safeMethod和unsafeMethod。其中unsafeMethod就是在多线程环境下不安全的，需要同步的方法。
Single Threaded Execution模式：同一时间内只能让一个线程执行处理。

在Single Threaded Execution模式中，满足以下全部条件时，死锁就会发生：

存在多个SharedResource角色
线程在持有某个SharedResource角色的锁的同时，还要获取其他SharedResource角色的锁才能完成任务
获取SharedResource角色的锁的顺序是对称相反的，例如先锁A再锁B，和先锁B再锁A，这样就是对称相反

以上条件有一个不满足，死锁就会破解。比如：

将多个SharedResource角色封装到一个类中，这样就变成只有一个SharedResource角色了
上锁的顺序全都一样，这样也不会发生死锁

注意，这只是针对Single Threaded Execution模式：同一时间只能让一个线程执行处理。而能够实现这样的关键就是对访问共享资源的方法（method）进行互斥处理，也就是synchronized。

所以，只要同一个类中的方法（method）标志了synchronized关键字，就说明这些方法（method）之间是互斥的。

可复用性和继承反常

如果子类能够访问SharedResource角色的字段，那么编写子类的开发人员就要注意，子类中的方法是否可以破坏安全性，因为子类对象可以随意访问SharedResource的字段。

对于多线程程序设计来说，继承会引起一些麻烦的问题，需要妥善处理。

临界区的大小和性能

临界区：上锁的区域，就是{}花括号之间的代码。

一般来说，临界区越大，性能就越低，发生线程冲突的概率就越高。

void method()
{
	synchronized (this)
	{
		// 线程无关的代码
		...
		// 真正需要同步的代码
	}
}

就以上代码，如果将线程无关的代码放到同步代码块中，那么明明不用等待就可以操作的代码却要花时间去等待，那么就会降低效率了。

synchronized在保护着什么

这个问题要考虑到两个方面，一个是要弄清保护什么，另一个是要确定保护成功。

保护的一般就是SharedResource，具体一点来说就是字段的值。

是否保护成功：

关于这个问题，是需要不断累积经验才能快速准确地判断的。比如说出现继承反常的情况（即父类字段可以被子类直接调用）。

又比如对于SharedResource，一般来说是要一起放到临界区之内的，如果出现类似如下代码，即SharedResource没有放在一起保护，这样也就没有意义了，达不到效果。

public synchronized void setName(String name)
{
	this.name = name;
}

public synchronized void setAddress(String address)
{
	this.address = address;
}

原子操作

是否是原子操作对于是否需要上锁有比较大的影响。如果一个方法里面只有一个原子操作，那么就没有必要上锁了。

一般来说：基本数据类型和引用操作都是原子操作，但：double和long的操作就不是原子操作。还有，++和--也不是原子操作。

Semaphore类

java.util.concurrent包提供了表示计数信号量的Semaphore类。

这个有空再贴代码上来吧