“黑马程序员”线程同步的问题

本文详细介绍了线程同步机制中的四种方式:Event、CriticalSection、Mutex与Semaphore,包括它们的工作原理、优缺点及在实际应用中的注意事项。通过示例代码展示了如何在Java中实现这些同步机制,特别强调了避免死锁的方法。

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学了张孝祥老师用到一些线程的同步机制,故转载线程的四种同步机制如下:

1、  Event
用事件(Event)来同步线程是最具弹性的了。一个事件有两种状态:激发状态和未激发状态。也称有信号状态和无信号状态。事件又分两种类型:手动重置事件和自动重置事件。手动重置事件被设置为激发状态后,会唤醒所有等待的线程,而且一直保持为激发状态,直到程序重新把它设置为未激发状态。自动重置事件被设置为激发状态后,会唤醒“一个”等待中的线程,然后自动恢复为未激发状态。所以用自动重置事件来同步两个线程比较理想。MFC中对应的类为CEvent.。CEvent的构造函数默认创建一个自动重置的事件,而且处于未激发状态。共有三个函数来改变事件的状态:SetEvent,ResetEvent和PulseEvent。用事件来同步线程是一种比较理想的做法,但在实际的使用过程中要注意的是,对自动重置事件调用SetEvent和PulseEvent有可能会引起死锁,必须小心。

2、  Critical Section
使用临界区域的第一个忠告就是不要长时间锁住一份资源。这里的长时间是相对的,视不同程序而定。对一些控制软件来说,可能是数毫秒,但是对另外一些程序来说,可以长达数分钟。但进入临界区后必须尽快地离开,释放资源。如果不释放的话,会如何?答案是不会怎样。如果是主线程(GUI线程)要进入一个没有被释放的临界区,呵呵,程序就会挂了!临界区域的一个缺点就是:Critical Section不是一个核心对象,无法获知进入临界区的线程是生是死,如果进入临界区的线程挂了,没有释放临界资源,系统无法获知,而且没有办法释放该临界资源。这个缺点在互斥器(Mutex)中得到了弥补。Critical Section在MFC中的相应实现类是CcriticalSection。CcriticalSection::Lock()进入临界区,CcriticalSection::UnLock()离开临界区。

3、  Mutex
互斥器的功能和临界区域很相似。区别是:Mutex所花费的时间比Critical Section多的多,但是Mutex是核心对象(Event、Semaphore也是),可以跨进程使用,而且等待一个被锁住的Mutex可以设定TIMEOUT,不会像Critical Section那样无法得知临界区域的情况,而一直死等。MFC中的对应类为CMutex。Win32函数有:创建互斥体CreateMutex() ,打开互斥体OpenMutex(),释放互斥体ReleaseMutex()。Mutex的拥有权并非属于那个产生它的线程,而是最后那个对此Mutex进行等待操作(WaitForSingleObject等等)并且尚未进行ReleaseMutex()操作的线程。线程拥有Mutex就好像进入Critical Section一样,一次只能有一个线程拥有该Mutex。如果一个拥有Mutex的线程在返回之前没有调用ReleaseMutex(),那么这个Mutex就被舍弃了,但是当其他线程等待(WaitForSingleObject等)这个Mutex时,仍能返回,并得到一个WAIT_ABANDONED_0返回值。能够知道一个Mutex被舍弃是Mutex特有的。

4、  Semaphore
信号量是最具历史的同步机制。信号量是解决producer/consumer问题的关键要素。对应的MFC类是Csemaphore。Win32函数CreateSemaphore()用来产生信号量。ReleaseSemaphore()用来解除锁定。Semaphore的现值代表的意义是目前可用的资源数,如果Semaphore的现值为1,表示还有一个锁定动作可以成功。如果现值为5,就表示还有五个锁定动作可以成功。当调用Wait…等函数要求锁定,如果Semaphore现值不为0,Wait…马上返回,资源数减1。当调用ReleaseSemaphore()资源数加1,当时不会超过初始设定的资源总数。

感觉本科时操作系统课最大的失败就是没让我们实践多线程的概念、同步机制、IPC等等……

其中一种同步实现代码如下:

package testFanxing;


import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;


public class tongbuThread {
public static void main(String[] args) {
tongbuThread thread = new tongbuThread();
thread.init();
}


public void init() {
final output o = new output();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
o.subPrint();
}
}).start();
o.main();
}


class output {
Lock lock = new ReentrantLock();
Condition condition1 = lock.newCondition();
Condition condition2 = lock.newCondition();
boolean subshould = true;


public void subPrint() {
for (int j = 1; j < 51; j++) {
// synchronized (this) {
lock.lock();
try {
while (!subshould) {
try {
// this.wait();
condition1.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
for (int i = 1; i < 11; i++) {
System.out.println("subThread----" + j + "-------" + i);
}
subshould = false;
condition2.signal();
} finally {
lock.unlock();
}


// this.notify();
}
// }
}


public void main() {
for (int j = 1; j < 51; j++) {
lock.lock();
// synchronized (this) {
try {
while (subshould) {
try {
// this.wait();
condition2.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
for (int i = 0; i < 101; i++) {
System.out.println("mainThread-----" + j + "---------"
+ i);
}
subshould = true;
condition1.signal();
} finally {
lock.unlock();
}
// this.notify();
}
// }
}
}
}

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详细请查看:http://edu.youkuaiyun.com/heima



### 黑马程序员多线程学习笔记与资料 在Java中,多线程是实现并发编程的重要工具。以下是一些关于黑马程序员多线程学习笔记和相关资料的内容总结[^1]。 #### 线程池的工作机制 线程池是一种用于管理和复用线程的机制,能够有效减少线程创建和销毁的开销,提高系统性能。当通过`submit`方法向线程池提交任务时,其工作流程如下: - 客户端每次提交一个任务,线程池会在核心线程池中创建一个工作线程来执行这个任务。 - 如果核心线程池中的线程已满,则尝试将任务存储到工作队列中。 - 如果工作队列也满了,线程池会再次在非核心线程池区域创建新线程来执行任务,直到当前线程池总线程数量达到最大值。 - 当线程池中的线程数量超过最大值时,多余的任务将按照指定的拒绝策略进行处理。 #### 创建线程的方式 在Java中,可以通过以下几种方式创建线程: 1. **继承Thread类**:通过重写`Thread`类的`run`方法实现线程逻辑,并调用`start`方法启动线程。 2. **实现Runnable接口**:定义一个实现了`Runnable`接口的类,并在`run`方法中编写线程逻辑,然后将其传递给`Thread`类的构造函数。 3. **使用Callable和FutureTask**:`Callable`接口类似于`Runnable`,但可以返回结果并抛出异常。结合`FutureTask`可以实现更复杂的线程功能。 4. **使用线程池**:通过`ExecutorService`接口提供的线程池管理功能,简化线程的创建和管理过程。 以下是使用线程池的一个简单示例: ```java import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class ThreadPoolExample { public static void main(String[] args) { ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5); // 创建一个固定大小的线程池 for (int i = 0; i < 10; i++) { Runnable task = () -> { System.out.println("Task executed by: " + Thread.currentThread().getName()); }; executorService.submit(task); // 提交任务到线程池 } executorService.shutdown(); // 关闭线程池 } } ``` #### 多线程同步与锁 在多线程环境中,多个线程可能同时访问共享资源,导致数据不一致的问题。为了解决这个问题,可以使用同步机制: - **synchronized关键字**:用于修饰方法或代码块,确保同一时间只有一个线程可以访问该方法或代码块。 - **Lock接口**:提供了比`synchronized`更灵活的锁机制,例如可重入锁、读写锁等。 #### 常见问题与解决方案 在多线程编程中,可能会遇到死锁、线程安全等问题。解决这些问题的关键在于合理设计线程间的协作机制,避免竞争条件的发生。 --- ####
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