線程進程安全概述(編輯修改稿)
2025-02-24 22:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 his是一個“同步鎖對象”。 synchronized(同步鎖對象 ) { // 訪問共享資源，需要同步的代碼段 } 因此，在上面的案例中，可以將將賣票的代碼用synchronized代碼塊包圍起來，“同步鎖對象”取 this。 如代碼 。 運行，可以得到如下效果。 這說明程序運行完全正常。 從以上代碼可以看出，該方法的本質(zhì)是將需要獨占 CPU的代碼用synchronized(this)包圍起來。如前所述，一個線程進入這段代碼之后，就在 this上加了一個標記，直到該線程將這段代碼運行完畢，才釋放這個標記。如果其他線程想要搶占 CPU，先要檢查 this上是否有這個標記。若有，就必須等待。 但是可以看出，該代碼實際上運行較慢，因為一個線程的運行，必須等待另一個線程將同步代碼段運行完畢。因此，從性能上講，線程同步是非常耗費資源的一種操作。我們要盡量控制線程同步的代碼段范圍，理論上說，同步的代碼段范圍越小，段數(shù)越少越好，因此在某些情況下，推薦將小的同步代碼段合并為大的同步代碼段。 實際上，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。 不過，值得一提的是，如果不能確定整個函數(shù)都需要同步，那就要盡量避免直接把 synchronized加在函數(shù)定義上的做法。如前所述，要控制同步粒度，同步的代碼段越小越好，synchronized控制的范圍越小越好，否則造成不必要的系統(tǒng)開銷。所以，在實際開發(fā)的過程中，要十分小心，因為過多的線程等待可能造成系統(tǒng)性能的下降，甚至造成死鎖。 線程協(xié)作安全 線程協(xié)作 有些情況下，多個線程合作 完成一件事情的幾個步驟，此時線程之間實現(xiàn)了協(xié)作。如一個工作需要若干個步驟，各個步驟都比較耗時，不能因為它們的運行，影響程序的運行效果，最好的方法就是將各步用線程實現(xiàn)。但是，由于線程隨時都有可能搶占 CPU，可能在前面一個步驟沒有完成時，后面的步驟線程就已經(jīng)運行，該安全隱患造成系統(tǒng)得不到正確結(jié)果。 案例分析 給出一個案例：線程 1負責完成一個復雜運算（比較耗時），線程 2負責得到結(jié)果，并將結(jié)果進行下一步處理。如：某個科學計算系統(tǒng)中，線程 1負責計算11000各個數(shù)字的和 (暫且認為它非常耗時 )，線程 2負責得到這個結(jié)果并且寫入數(shù)據(jù)庫。 讀者首先想到的是將耗時的計算放入線程。這是正確的想法。首先用傳統(tǒng)線程方法來編寫這段代碼，代碼如 。 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)，也會給項目后期維護帶來巨大的代價。該程序的安全隱患在哪里呢？ 觀察 cal()函數(shù)中的代碼，當線程 th1運行后，線程 th2運行，此時，線程 th2隨時可能搶占 CPU，而不一定要等線程 th1運行完畢。當然，在上面的例子中，可能因為線程 th1運行較快，th2在它運行的過程中沒有搶占 CPU，“碰巧”得到了正確結(jié)果，但是如果讓線程 th2搶占 CPU，這樣，系統(tǒng)可能得不到正確結(jié)果。為了解釋這個問題，將 該代碼中，增加了一行：程序休眠 1毫秒，讓另一個線程來搶占 CPU。運行，控制臺打印如下： 很顯然，這個結(jié)果不是我們所需要的。 那為什么 sum得到的結(jié)果為 1呢？很明顯，線程 th1的 start函數(shù)運行時，相當于讓求和過程以多線程形式運行，在它“休眠”之際， th2就搶占了 CPU，在求和還沒開始做或只完成一部分時就打印 sum，導致得到不正常結(jié)果。 解決方案 怎樣解決？顯而易見，方法是：在運行一個線程時，命令其他線程等待該線程運行完畢，才能搶占 CPU進行運行。對于該問題，不同語言解決方法類似。以 Java語言為例，在 Java語言中，線程的 join()方法可以解決這個問題。 見代碼 運行正常。實際上，該程序相當于摒棄了“線程就是為了程序看起來同時做好幾件事情”的思想，將并發(fā)程序又變成了順序的，如果線程 th1沒有運行完畢的話，程序會在 ()處堵塞。如果 cal()函數(shù)耗時較長，程序?qū)⒁恢钡却?。一般的方法是，可以將該工作放在另一個線程中，這樣，既不會堵塞主程序，又能夠保證數(shù)據(jù)安全性。 見代碼 線程死鎖安全 線程死鎖 死鎖 (DeadLock)，是指兩個或兩個以上的線程在執(zhí)行過程中，因爭奪資源而造成的一種互相等待的現(xiàn)象。此時稱系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，這些永遠在互相等待的線程稱為死鎖線程。 產(chǎn)生死鎖的四個必要條件是： ? 互斥條件：資源每次只能被一個線程使用。如前面的“線程同步代碼段”，就是只能被一個線程使用的典型資源； ? 請求與保持條件：一個線程請求資源，
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