超线程多核心Java多线程编程分析 （2）

三、线程的含义

　　在采用多线程技术增强性能的同时，它也增加了程序内部运行的复杂性。这种复杂性主要是由线程之间的交互引起的。熟悉这些问题是很重要的，因为随着越来越多的核心芯片加入到Intel处理器中，要使用的线程数目也将相应地增长。如果在创建多线程程序时不能很好地理解这些问题，那么是调试时将很难发现错误。因此，让我们先看一下这些问题及其解决办法。

　　等待另一个线程完成：假定我们有一个整型数组要进行处理。我们可以遍历这个数组，每次一个整数并执行相应的操作。或，更高效地，我们可以建立多个线程，这样以来让每个线程处理数组的一部分。假定我们在开始下一步之前必须等待所有的线程结束。为了暂时同步线程之间的活动，这些线程使用了join()方法-它使得一个线程等待另一个线程的完成。加入的线程(线程B)等待被加入的线程(线程A)的完成。在join()中的一个可选的超时值使得线程B可以继续处理其它工作-如果线程A在给定的时间帧内还没有终止的话。这个问题将触及到线程的核心复杂性-等待线程的问题。下面我们将讨论这个问题。

　　在锁定对象上等待：假定我们编写一个航空公司座位分配系统。在开发这种大型的程序时，为每个连接到该软件的用户分配一个线程是很经常的，如一个线程对应一个机票销售员（在很大的系统中，情况并非总是如此）。如果有两个用户同时想分配同一个座位，就会出现问题。除非采取特殊的措施，否则一个线程将分配该座位而另一个线程将会在做相同的事情。两个用户都会认为他们在这趟航班上拥有一个分配的位子。

　　为了避免两个线程同时修改一样的数据项，我们让一个线程在修改数据前锁定数据项。用这种方法，当第二个线程开始作修改时，它将等待到第一个线程释放锁为止。当这种发生时，线程将会看到座位已被分配，而对于座位分配的请求就会失败。两个线程竞争分配座位的问题也就是著名的竞争条件问题，而当竞争发生时有可能导致系统的泄漏。为此，最好的办法就是锁定任何代码-该代码存取一个可由多个线程共同存取的变量。

　　在Java中存在好几种锁选择。其中最为常用的是使用同步机制。当一个方法的签名包含同步时，在任何给定时间只有一个线程能够执行这个方法。然后，当该方法完成执行时，对该方法的锁定即被解除。例如，

protected synchronized int reserveSeat ( Seat seat_number ){　if ( seat_number.getReserved() == false ){　　seat_number.setReserved();　　return ( 0 );　}　else return ( -1 );}

　　就是一个方法-在这种方法中每次只运行一个线程。这种锁机制就打破了上面所描述的竞争条件。

　　使用同步是处理线程间交互的几种方法中的一种。J2SE 5.0中添加了若干方便的方法来锁定对象。大多数这些方法可以在包java.util.concurrent.locks中找到-一旦你熟悉了Java线程，就应该对它进行详细的研究。

　　在锁机制解决了竞争条件的同时，它们也带来了新的复杂性。在这种情况下，最困难的问题就是死锁。假定线程A在等待线程B，并且线程B在等待线程A，那么这两个线程将永远被锁定-这正是术语死锁的意义。死锁问题可能很难判定，并且必须相当小心以确保在线程之间没有这种依赖性。

　　四、使用线程池

　　如前所提及，在线程完成执行时，它们将被JVM杀死而分配给它们的内存将被垃圾回收机制所回收。不断地创建和毁灭线程所带来的麻烦是它浪费了时钟周期，因为创建线程确实耗费额外的时间。一个通用的且最好的实现是在程序运行的早期就分配一组线程(称为一个线程池)，然后在这些线程可用时再使用它们。通过使用这种方案，在创建时分配给一个线程指定的功能就是呆在线程池中并且等待分配一项工作。然后，当分配的工作完成时，该线程被返回到线程池。

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