03講_線程進(jìn)程安全-wenkub
2023-01-23 07:20:02 本頁面
【正文】 對象語言，講解線程的的基本機(jī)制，然后講解線程操作過程中的幾個(gè)重要的安全問題：線程同步安全、線程協(xié)作安全、線程死鎖、線程控制，最后講解進(jìn)程安全。比如，需要在控制臺(tái)上每隔 1秒鐘打印一個(gè)歡迎信息。 //代碼行 1 } } 該程序似乎沒有什么問題，運(yùn)行時(shí)， Wele也能不斷打印。 在實(shí)際應(yīng)用開發(fā)的過程中 ， 經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一個(gè)程序看起來同時(shí)作好幾件事情的情況 ， 如 ?? 程序進(jìn)行一個(gè)用時(shí)較長的計(jì)算，希望該計(jì)算進(jìn)行的時(shí)候，程序還可以做其他事情； ? 程序進(jìn)行一個(gè)用時(shí)較長的計(jì)算，希望該計(jì)算進(jìn)行的時(shí)候，程序還可以做其他事情； ? 軟件要能夠接受多個(gè)客戶的請求，而讓客戶感覺不出等待； ? 媒體播放器在播放歌曲的同時(shí)也能下載電影； ? 財(cái)務(wù)軟件在后臺(tái)進(jìn)行財(cái)務(wù)匯總的同時(shí)還能接受終端的請求；等等。比如，媒體播放機(jī)運(yùn)行時(shí)就是一個(gè)進(jìn)程，而媒體播放機(jī)同時(shí)做的下載文件和播放歌曲，就是兩個(gè)線程。當(dāng)程序加載到內(nèi)存時(shí)，啟動(dòng)主線程。 WeleThread wt = new WeleThread()。線程有創(chuàng)建、可運(yùn)行、運(yùn)行中、阻塞、死亡五種狀態(tài)。 2：可運(yùn)行狀態(tài)：使用 start()方法啟動(dòng)一個(gè)線程后，系統(tǒng)分配了資源，使該線程處于可運(yùn)行狀態(tài)（ Runnable）。 線程的安全隱患可能出現(xiàn)在各個(gè)狀態(tài)。 線程同步安全 線程同步 默認(rèn)情況下，線程都是獨(dú)立的，而且異步執(zhí)行，線程中包含了運(yùn)行時(shí)所需要的數(shù)據(jù)或方法，而不需要外部的資源或方法，也不必關(guān)心其它線程的狀態(tài)或行為。 所謂同步，就是在發(fā)出一個(gè)功能調(diào)用時(shí)，在沒有得到結(jié)果之前，該調(diào)用就不返回，同時(shí)其它線程也不能調(diào)用這個(gè)方法。首先用傳統(tǒng)方法來編寫這段代碼。 觀察程序中的代碼行 1處的注釋，當(dāng)只剩下一張票時(shí)，線程 1賣出了最后一張票，接著要運(yùn)行 ticketNum，但在 ticketNum還沒來得及運(yùn)行的時(shí)候，線程 2有可能搶占 CPU，來判斷當(dāng)前有無票可賣，此時(shí)，由于線程 1還沒有將 ticketNum，當(dāng)然票數(shù)還是 1，線程 2判斷還可以買票，這樣，最后一張票賣出了兩次。運(yùn)行，控制臺(tái)打印如下： 最后一張票被賣出兩次，系統(tǒng)不可靠。 以上案例是多個(gè)線程消費(fèi)有限資源的情況，該情況下還有很多其他案例，如：多個(gè)線程，向有限空間寫數(shù)據(jù)時(shí)： ?線程 1寫完數(shù)據(jù)，空間滿了，但沒來得及告訴系統(tǒng)； ?此時(shí)另一個(gè)線程搶占 CPU，也來寫，不知道空間已滿，造成溢出。 有一種比較直觀的方法，可以在共享資源（如“票”）每一個(gè)對象內(nèi)部都增加一個(gè)新成員，標(biāo)識(shí)“票”是否正在被賣中，其他線程訪問時(shí)，必須檢查這個(gè)標(biāo)識(shí)，如果這個(gè)標(biāo)識(shí)確定票正在被賣中，線程不能搶占 CPU。這里以 Java語言為例，在 Java語言中， synchronized關(guān)鍵字可以解決這個(gè)問題，整個(gè)語法形式表現(xiàn)為： 注意， synchronized后的“同步鎖對象”，必須是可以被各個(gè)線程共享的，如 this、某個(gè)全局標(biāo)量等。在上面的例子中， this是一個(gè)“同步鎖對象”。 這說明程序運(yùn)行完全正常。若有，就必須等待。 實(shí)際上，在 Java內(nèi)，還可以直接把 synchronized關(guān)鍵字直接加在函數(shù)的定義上，這也是一種可以推薦的方法。 線程協(xié)作安全 線程協(xié)作 有些情況下，多個(gè)線程合作 完成一件事情的幾個(gè)步驟，此時(shí)線程之間實(shí)現(xiàn)了協(xié)作。如：某個(gè)科學(xué)計(jì)算系統(tǒng)中，線程 1負(fù)責(zé)計(jì)算11000各個(gè)數(shù)字的和 (暫且認(rèn)為它非常耗時(shí) )，線程 2負(fù)責(zé)得到這個(gè)結(jié)果并且寫入數(shù)據(jù)庫。 該程序貌似沒有問題，也能夠打印正確結(jié)果，但是和上一節(jié)的例子一樣，它也是很不安全的，這種不安全性也很難發(fā)現(xiàn)，也會(huì)給項(xiàng)目后期維護(hù)帶來巨大的代價(jià)。運(yùn)行，控制臺(tái)打印如下： 很顯然，這個(gè)結(jié)果不是我們所需要的。以 Java語言為例，在 Java語言中，線程的 join()方法可以解決這個(gè)問題。一般的方法是，可以將該工作放在另一個(gè)線程中，這樣，既不會(huì)堵塞主程序，又能夠保證數(shù)據(jù)安全性。如前面的“線程同步代碼段”，就是只能被一個(gè)線程使用的典型資源； ? 請求與保持條件：一個(gè)線程請求資源，但因?yàn)槟撤N原因，該資源無法分配給它，于是該線程阻塞，此時(shí)，它對已獲得的資源保持不放； ? 不剝奪條件：進(jìn)程已獲得的資源，在未使用完之前，不管其是否阻塞，無法強(qiáng)行剝奪； ? 循環(huán)等待條件：若干進(jìn)程之間互相等待，形成一種頭尾相接的循環(huán)等待資源關(guān)系。如果出現(xiàn)一種極端情況，一個(gè)線程等候另一個(gè)對象，而另一個(gè)對象又在等候下一個(gè)對象，以此類推。但是和上一節(jié)的例子一樣，它也是很不安全的，這種不安全性也很難發(fā)現(xiàn)。將 該代碼中，增加了一行：程序休眠 1000毫秒，讓另一個(gè)線程來搶占CPU。 解決方案 就語言本身來說，尚未直接提供防止死鎖的幫助措施，需要我們通過謹(jǐn)慎的設(shè)計(jì)來避免。但可以通過 java thread dump來進(jìn)行判斷：一般情況下，當(dāng)死鎖發(fā)生時(shí)， Java虛擬機(jī)處于掛起狀態(tài)， thread dump可以給出靜態(tài)穩(wěn)定的信息，從操作系統(tǒng)上觀察，虛擬機(jī)的 CPU占用率為零，這時(shí)可以收集 thread dump，查找 waiting for monitor entry的線程，如果大量thread都在等待給同一個(gè)地址上鎖，說明很可能死鎖發(fā)生了。 ? 從陷于死鎖的線程中逐個(gè)強(qiáng)迫放棄所占用的資源，直至死鎖消失。如： ? 數(shù)據(jù)庫死鎖。這將釋放所有與已經(jīng)結(jié)束的事務(wù)相關(guān)聯(lián)的鎖，至少允許其他連接中有一個(gè)可以獲取它們正在被阻塞的鎖。
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1