📄 如果我是国王：关于解决 java 编程语言线程问题的建议.htm
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href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index_eng.shtml"
target=_blank><IMG height=20 alt=英文原文
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<P><STRONG class=title>如果我是国王：关于解决 Java 编程语言线程问题的建议</STRONG><BR><!-- <strong class="subtitle">A proposal for fixing the Java programming language's threading problems</strong> --></P>
<P>Allen Holub<BR>自由撰稿人<BR>2000 年 10 月</P><!-- END title and author lines --><!-- Begin Table of Contents-->
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width=120 align=right border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD align=middle bgColor=#cc6633><FONT
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size=-1><B>内容：</B></FONT></TD></TR>
<TR>
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src="如果我是国王：关于解决 Java 编程语言线程问题的建议.files/c.gif" width=1
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src="如果我是国王：关于解决 Java 编程语言线程问题的建议.files/c.gif" width=1
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<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index.shtml#1"><FONT
face=helvetica,helv,arial size=-2>task(任务)
的概念</FONT></A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index.shtml#2"><FONT
face=helvetica,helv,arial size=-2>synchronized
关键字</FONT></A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index.shtml#3"><FONT
face=helvetica,helv,arial size=-2>wait 和 notify
方法</FONT></A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index.shtml#4"><FONT
face=helvetica,helv,arial size=-2>修定 thread 类</FONT></A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index.shtml#5"><FONT
face=helvetica,helv,arial size=-2>线程间的协作</FONT></A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index.shtml#6"><FONT
face=helvetica,helv,arial size=-2>读写锁</FONT></A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index.shtml#7"><FONT
face=helvetica,helv,arial size=-2>部分创建的对象</FONT></A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index.shtml#7a"><FONT
face=helvetica,helv,arial size=-2>volatile
关键字</FONT></A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index.shtml#8"><FONT
face=helvetica,helv,arial size=-2>访问的问题</FONT></A></TD></TR><!-- <tr><td><a href="#9">Immutability</A></font></td></tr> <tr><td><a href="#10">Instance-level access</A></font></td></tr> -->
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index.shtml#11"><FONT
face=helvetica,helv,arial size=-2>后台程序的突然结束</FONT></A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index.shtml#12"><FONT
face=helvetica,helv,arial size=-2>重新引入 stop、suspend 和
resume</FONT></A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index.shtml#13"><FONT
face=helvetica,helv,arial size=-2>被阻断的 I/O</FONT></A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index.shtml#14"><FONT
face=helvetica,helv,arial size=-2>ThreadGroup
类</FONT></A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index.shtml#15"><FONT
face=helvetica,helv,arial size=-2>总结</FONT></A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index.shtml#resources"><FONT
face=helvetica,helv,arial size=-2>参考资料</FONT></A></TD></TR>
<TR>
<TD><A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index.shtml#author"><FONT
face=helvetica,helv,arial size=-2>作者简介</FONT></A></TD></TR>
<TR>
<TD bgColor=#000000><FONT face=helvetica,helv,arial
size=-3><IMG height=3 alt=""
src="如果我是国王：关于解决 Java 编程语言线程问题的建议.files/c.gif"
width=137></FONT></TD></TR></TBODY></TABLE><!-- End Table of Contents -->
<BLOCKQUOTE>Allen Holub 指出，Java
编程语言的线程模型可能是此语言中最薄弱的部分。它完全不适合实际复杂程序的要求，而且也完全不是面向对象的。本文建议对 Java
语言进行重大修改和补充，以解决这些问题。</BLOCKQUOTE>
<P>Java 语言的线程模型是此语言的一个最难另人满意的部分。尽管 Java
语言本身就支持线程编程是件好事，但是它对线程的语法和类包的支持太少，只能适用于极小型的应用环境。</P>
<P>关于 Java 线程编程的大多数书籍都长篇累牍地指出了 Java
线程模型的缺陷，并提供了解决这些问题的急救包(Band-Aid/邦迪创可贴)类库。我称这些类为急救包，是因为它们所能解决的问题本应是由
Java 语言本身语法所包含的。从长远来看，以语法而不是类库方法，将能产生更高效的代码。这是因为编译器和 Java 虚拟器 (JVM)
能一同优化程序代码，而这些优化对于类库中的代码是很难或无法实现的。</P>
<P>在我的《<I>Taming Java Threads</I>》（请参阅<A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index.shtml#resources">参考资料</A>）书中以及本文中，我进一步建议对
Java 编程语言本身进行一些修改，以使得它能够真正解决这些线程编程的问题。本文和我这本书的主要区别是，我在撰写本文时进行了更多的思考,
所以对书中的提议加以了提高。这些建议只是尝试性的 --
只是我个人对这些问题的想法，而且实现这些想法需要进行大量的工作以及同行们的评价。但这是毕竟是一个开端，我有意为解决这些问题成立一个专门的工作组，如果您感兴趣，请发
e-mail 到 <A
href="mailto:threading@holub.com">threading@holub.com</A>。一旦我真正着手进行，我就会给您发通知。</P>
<P>这里提出的建议是非常大胆的。有些人建议对 Java 语言规范 (JLS)（请参阅<A
href="http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/java/j-king/index.shtml#resources">参考资料</A>）进行细微和少量的修改以解决当前模糊的
JVM 行为，但是我却想对其进行更为彻底的改进。</P>
<P>在实际草稿中，我的许多建议包括为此语言引入新的关键字。虽然通常要求不要突破一个语言的现有代码是正确的，但是如果该语言的并不是要保持不变以至于过时的话，它就必须能引入新的关键字。为了使引入的关键字与现有的标识符不产生冲突，经过细心考虑，我将使用一个
($) 字符，而这个字符在现有的标识符中是非法的。(例如，使用 $task，而不是
task)。此时需要编译器的命令行开关提供支持，能使用这些关键字的变体，而不是忽略这个美元符号。</P><A id=1
name=1></A>
<P><STRONG class=subhead><I>task</I>（任务）的概念</STRONG><BR>Java
线程模型的根本问题是它完全不是面向对象的。面向对象 (OO)
设计人员根本不按线程角度考虑问题；他们考虑的是<I>同步</I>信息<I>异步</I>信息（同步信息被立即处理 --
直到信息处理完成才返回消息句柄；异步信息收到后将在后台处理一段时间 -- 而早在信息处理结束前就返回消息句柄）。Java 编程语言中的
<CODE>Toolkit.getImage()</CODE>
方法就是异步信息的一个好例子。<CODE>getImage()</CODE>
的消息句柄将被立即返回，而不必等到整个图像被后台线程取回。</P>
<P>这是面向对象 (OO) 的处理方法。但是，如前所述，Java 的线程模型是非面向对象的。一个 Java 编程语言线程实际上只是一个
<CODE>run()</CODE> 过程，它调用了其它的过程。在这里就根本没有对象、异步或同步信息以及其它概念。</P>
<P>对于此问题，在我的书中深入讨论过的一个解决方法是，使用一个 <CODE>Active_object。</CODE>
<CODE></CODE>active 对象是可以接收异步请求的对象，它在接收到请求后的一段时间内以后台方式得以处理。在 Java
编程语言中，一个请求可被封装在一个对象中。例如，你可以把一个通过 <CODE>Runnable</CODE>接口实现的实例传送给此
active 对象，该接口的 <CODE>run()</CODE> 方法封装了需要完成的工作。该 runnable 对象被此
active 对象排入到队列中，当轮到它执行时，active 对象使用一个后台线程来执行它。</P>
<P>在一个 active 对象上运行的异步信息实际上是同步的，因为它们被一个单一的服务线程按顺序从队列中取出并执行。因此，使用一个
active 对象以一种更为过程化的模型可以消除大多数的同步问题。</P>
<P>在某种意义上，Java 编程语言的整个 Swing/AWT 子系统是一个 active 对象。向一个 Swing
队列传送一条讯息的唯一安全的途径是，调用一个类似 <CODE>SwingUtilities.invokeLater()</CODE>
的方法，这样就在 Swing 事件队列上发送了一个 runnable 对象，当轮到它执行时， Swing
事件处理线程将会处理它。</P>
<P>那么我的第一个建议是，向 Java 编程语言中加入一个 <I>task</I>（任务）的概念，从而将active
对象集成到语言中。( task的概念是从 Intel 的 RMX 操作系统和 Ada
编程语言借鉴过来的。大多数实时操作系统都支持类似的概念。）</P>
<P>一个任务有一个内置的 active 对象分发程序，并自动管理那些处理异步信息的全部机制。</P>
<P>定义一个任务和定义一个类基本相同，不同的只是需要在任务的方法前加一个 <CODE>asynchronous</CODE>
修饰符来指示 active 对象的分配程序在后台处理这些方法。请参考我的书中第九章的基于类方法，再看以下的 file_io
类，它使用了在《<I>Taming Java Threads</I>》中所讨论的 <CODE>Active_object</CODE>
类来实现异步写操作：</P>
<TABLE class=code-sample cellPadding=0 width="100%" border=0>
<TBODY>
<TR>
<TD><PRE><CODE><A id=Exception_handler name=Exception_handler> interface Exception_handler</A>
<A id=Exception_handler.handle_exception(Throwable) name=Exception_handler.handle_exception(Throwable)> { void handle_exception( Throwable e );</A>
}
<A id=File_io_task name=File_io_task> class File_io_task</A>
{ Active_object dispatcher = new Active_object();
final OutputStream file;
final Exception_handler handler;
File_io_task( String file_name, Exception_handler handler )
throws IOException
{ file = new FileOutputStream( file_name );
this.handler = handler;
}
<A id=File_io_task.write(byte[]) name=File_io_task.write(byte[])> public void write( final byte[] bytes )</A>
{
// The following call asks the active-object dispatcher
// to enqueue the Runnable object on its request
// queue. A thread associated with the active object
// dequeues the runnable objects and executes them
// one at a time.
dispatcher.dispatch
( new Runnable()
<A id=File_io_task.run() name=File_io_task.run()> { public void run()</A>
{
try
{ byte[] copy new byte[ bytes.length ];
System.arrayCopy( bytes, 0,
copy, 0,
bytes.length );
file.write( copy );
}
catch( Throwable problem )
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