chapter14.htm

一本Java由初级到高级的编程书籍

我们也可以看到wait()的两种形式。第一种形式采用一个以毫秒为单位的参数，它具有与sleep()中相同的含义：暂停这一段规定时间。区别在于在wait()中，对象锁已被解除，而且能够自由地退出wait()，因为一个notify()可强行使时间流逝。<br>
第二种形式不采用任何参数，这意味着wait()会持续执行，直到notify()介入为止。而且在一段时间以后，不会自行中止。<br>
wait()和notify()比较特别的一个地方是这两个方法都属于基础类Object的一部分，不象sleep()，suspend()以及resume()那样属于Thread的一部分。尽管这表面看有点儿奇怪——居然让专门进行线程处理的东西成为通用基础类的一部分——但仔细想想又会释然，因为它们操纵的对象锁也属于每个对象的一部分。因此，我们可将一个wait()置入任何同步方法内部，无论在那个类里是否准备进行涉及线程的处理。事实上，我们能调用wait()的唯一地方是在一个同步的方法或代码块内部。若在一个不同步的方法内调用wait()或者notify()，尽管程序仍然会编译，但在运行它的时候，就会得到一个IllegalMonitorStateException（非法监视器状态违例），而且会出现多少有点莫名其妙的一条消息：“current 
thread not owner”（当前线程不是所有人”。注意sleep()，suspend()以及resume()都能在不同步的方法内调用，因为它们不需要对锁定进行操作。<br>
只能为自己的锁定调用wait()和notify()。同样地，仍然可以编译那些试图使用错误锁定的代码，但和往常一样会产生同样的IllegalMonitorStateException违例。我们没办法用其他人的对象锁来愚弄系统，但可要求另一个对象执行相应的操作，对它自己的锁进行操作。所以一种做法是创建一个同步方法，令其为自己的对象调用notify()。但在Notifier中，我们会看到一个同步方法内部的notify()：<br>
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792页上程序<br>
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其中，wn2是类型为WaitNotify2的对象。尽管并不属于WaitNotify2的一部分，这个方法仍然获得了wn2对象的锁定。在这个时候，它为wn2调用notify()是合法的，不会得到IllegalMonitorStateException违例。<br>
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792-793页程序<br>
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若必须等候其他某些条件（从线程外部加以控制）发生变化，同时又不想在线程内一直傻乎乎地等下去，一般就需要用到wait()。wait()允许我们将线程置入“睡眠”状态，同时又“积极”地等待条件发生改变。而且只有在一个notify()或notifyAll()发生变化的时候，线程才会被唤醒，并检查条件是否有变。因此，我们认为它提供了在线程间进行同步的一种手段。<br>
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4. IO堵塞<br>
若一个数据流必须等候一些IO活动，便会自动进入“堵塞”状态。在本例下面列出的部分中，有两个类协同通用的Reader以及Writer对象工作（使用Java 
1.1的流）。但在测试模型中，会设置一个管道化的数据流，使两个线程相互间能安全地传递数据（这正是使用管道流的目的）。<br>
Sender将数据置入Writer，并“睡眠”随机长短的时间。然而，Receiver本身并没有包括sleep()，suspend()或者wait()方法。但在执行read()的时候，如果没有数据存在，它会自动进入“堵塞”状态。如下所示：<br>
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793-794页程序<br>
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这两个类也将信息送入自己的state字段，并修改i值，使Peeker知道线程仍在运行。<br>
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5. 测试<br>
令人惊讶的是，主要的程序片（Applet）类非常简单，这是大多数工作都已置入Blockable框架的缘故。大概地说，我们创建了一个由Blockable对象构成的数组。而且由于每个对象都是一个线程，所以在按下“start”按钮后，它们会采取自己的行动。还有另一个按钮和actionPerformed()从句，用于中止所有Peeker对象。由于Java 
1.2“反对”使用Thread的stop()方法，所以可考虑采用这种折衷形式的中止方式。<br>
为了在Sender和Receiver之间建立一个连接，我们创建了一个PipedWriter和一个PipedReader。注意PipedReader 
in必须通过一个构建器参数同PipedWriterout连接起来。在那以后，我们在out内放进去的所有东西都可从in中提取出来——似乎那些东西是通过一个“管道”传输过去的。随后将in和out对象分别传递给Receiver和Sender构建器；后者将它们当作任意类型的Reader和Writer看待（也就是说，它们被“上溯”造型了）。<br>
Blockable句柄b的数组在定义之初并未得到初始化，因为管道化的数据流是不可在定义前设置好的（对try块的需要将成为障碍）：<br>
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795-796页程序<br>
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在init()中，注意循环会遍历整个数组，并为页添加state和peeker.status文本字段。<br>
首次创建好Blockable线程以后，每个这样的线程都会自动创建并启动自己的Peeker。所以我们会看到各个Peeker都在Blockable线程启动之前运行起来。这一点非常重要，因为在Blockable线程启动的时候，部分Peeker会被堵塞，并停止运行。弄懂这一点，将有助于我们加深对“堵塞”这一概念的认识。<br>
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14.3.2 死锁<br>
由于线程可能进入堵塞状态，而且由于对象可能拥有“同步”方法——除非同步锁定被解除，否则线程不能访问那个对象——所以一个线程完全可能等候另一个对象，而另一个对象又在等候下一个对象，以此类推。这个“等候”链最可怕的情形就是进入封闭状态——最后那个对象等候的是第一个对象！此时，所有线程都会陷入无休止的相互等待状态，大家都动弹不得。我们将这种情况称为“死锁”。尽管这种情况并非经常出现，但一旦碰到，程序的调试将变得异常艰难。<br>
就语言本身来说，尚未直接提供防止死锁的帮助措施，需要我们通过谨慎的设计来避免。如果有谁需要调试一个死锁的程序，他是没有任何窍门可用的。<br>
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1. Java 1.2对stop()，suspend()，resume()以及destroy()的反对<br>
为减少出现死锁的可能，Java 1.2作出的一项贡献是“反对”使用Thread的stop()，suspend()，resume()以及destroy()方法。<br>
之所以反对使用stop()，是因为它不安全。它会解除由线程获取的所有锁定，而且如果对象处于一种不连贯状态（“被破坏”），那么其他线程能在那种状态下检查和修改它们。结果便造成了一种微妙的局面，我们很难检查出真正的问题所在。所以应尽量避免使用stop()，应该采用Blocking.java那样的方法，用一个标志告诉线程什么时候通过退出自己的run()方法来中止自己的执行。<br>
如果一个线程被堵塞，比如在它等候输入的时候，那么一般都不能象在Blocking.java中那样轮询一个标志。但在这些情况下，我们仍然不该使用stop()，而应换用由Thread提供的interrupt()方法，以便中止并退出堵塞的代码。<br>
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797-798页程序<br>
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Blocked.run()内部的wait()会产生堵塞的线程。当我们按下按钮以后，blocked（堵塞）的句柄就会设为null，使垃圾收集器能够将其清除，然后调用对象的interrupt()方法。如果是首次按下按钮，我们会看到线程正常退出。但在没有可供“杀死”的线程以后，看到的便只是按钮被按下而已。<br>
suspend()和resume()方法天生容易发生死锁。调用suspend()的时候，目标线程会停下来，但却仍然持有在这之前获得的锁定。此时，其他任何线程都不能访问锁定的资源，除非被“挂起”的线程恢复运行。对任何线程来说，如果它们想恢复目标线程，同时又试图使用任何一个锁定的资源，就会造成令人难堪的死锁。所以我们不应该使用suspend()和resume()，而应在自己的Thread类中置入一个标志，指出线程应该活动还是挂起。若标志指出线程应该挂起，便用wait()命其进入等待状态。若标志指出线程应当恢复，则用一个notify()重新启动线程。我们可以修改前面的Counter2.java来实际体验一番。尽管两个版本的效果是差不多的，但大家会注意到代码的组织结构发生了很大的变化——为所有“听众”都使用了匿名的内部类，而且Thread是一个内部类。这使得程序的编写稍微方便一些，因为它取消了Counter2.java中一些额外的记录工作。<br>
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799-801页程序<br>
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Suspendable中的suspended（已挂起）标志用于开关“挂起”或者“暂停”状态。为挂起一个线程，只需调用fauxSuspend()将标志设为true（真）即可。对标志状态的侦测是在run()内进行的。就象本章早些时候提到的那样，wait()必须设为“同步”（synchronized），使其能够使用对象锁。在fauxResume()中，suspended标志被设为false（假），并调用notify()——由于这会在一个“同步”从句中唤醒wait()，所以fauxResume()方法也必须同步，使其能在调用notify()之前取得对象锁（这样一来，对象锁可由要唤醍的那个wait()使用）。如果遵照本程序展示的样式，可以避免使用wait()和notify()。<br>
Thread的destroy()方法根本没有实现；它类似一个根本不能恢复的suspend()，所以会发生与suspend()一样的死锁问题。然而，这一方法没有得到明确的“反对”，也许会在Java以后的版本（1.2版以后）实现，用于一些可以承受死锁危险的特殊场合。<br>
大家可能会奇怪当初为什么要实现这些现在又被“反对”的方法。之所以会出现这种情况，大概是由于Sun公司主要让技术人员来决定对语言的改动，而不是那些市场销售人员。通常，技术人员比搞销售的更能理解语言的实质。当初犯下了错误以后，也能较为理智地正视它们。这意味着Java能够继续进步，即便这使Java程序员多少感到有些不便。就我自己来说，宁愿面对这些不便之处，也不愿看到语言停滞不前。<br>
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14.4 优先级<br>
线程的优先级（Priority）告诉调试程序该线程的重要程度有多大。如果有大量线程都被堵塞，都在等候运行，调试程序会首先运行具有最高优先级的那个线程。然而，这并不表示优先级较低的线程不会运行（换言之，不会因为存在优先级而导致死锁）。若线程的优先级较低，只不过表示它被准许运行的机会小一些而已。<br>
可用getPriority()方法读取一个线程的优先级，并用setPriority()改变它。在下面这个程序片中，大家会发现计数器的计数速度慢了下来，因为它们关联的线程分配了较低的优先级：<br>
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802-805页程序<br>
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Ticker采用本章前面构造好的形式，但有一个额外的TextField（文本字段），用于显示线程的优先级；以及两个额外的按钮，用于人为提高及降低优先级。<br>
也要注意yield()的用法，它将控制权自动返回给调试程序（机制）。若不进行这样的处理，多线程机制仍会工作，但我们会发现它的运行速度慢了下来（试试删去对yield()的调用）。亦可调用sleep()，但假若那样做，计数频率就会改由sleep()的持续时间控制，而不是优先级。<br>
Counter5中的init()创建了由10个Ticker2构成的一个数组；它们的按钮以及输入字段（文本字段）由Ticker2构建器置入窗体。Counter5增加了新的按钮，用于启动一切，以及用于提高和降低线程组的最大优先级。除此以外，还有一些标签用于显示一个线程可以采用的最大及最小优先级；以及一个特殊的文本字段，用于显示线程组的最大优先级（在下一节里，我们将全面讨论线程组的问题）。最后，父线程组的优先级也作为标签显示出来。<br>
按下“up”（上）或“down”（下）按钮的时候，会先取得Ticker2当前的优先级，然后相应地提高或者降低。<br>
运行该程序时，我们可注意到几件事情。首先，线程组的默认优先级是5。即使在启动线程之前（或者在创建线程之前，这要求对代码进行适当的修改）将最大优先级降到5以下，每个线程都会有一个5的默认优先级。<br>
最简单的测试是获取一个计数器，将它的优先级降低至1，此时应观察到它的计数频率显著放慢。现在试着再次提高优先级，可以升高回线程组的优先级，但不能再高了。现在将线程组的优先级降低两次。线程的优先级不会改变，但假若试图提高或者降低它，就会发现这个优先级自动变成线程组的优先级。此外，新线程仍然具有一个默认优先级，即使它比组的优先级还要高（换句话说，不要指望利用组优先级来防止新线程拥有比现有的更高的优先级）。<br>
最后，试着提高组的最大优先级。可以发现，这样做是没有效果的。我们只能减少线程组的最大优先级，而不能增大它。<br>
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14.4.1 线程组<br>
所有线程都隶属于一个线程组。那可以是一个默认线程组，亦可是一个创建线程时明确指定的组。在创建之初，线程被限制到一个组里，而且不能改变到一个不同的组。每个应用都至少有一个线程从属于系统线程组。若创建多个线程而不指定一个组，它们就会自动归属于系统线程组。<br>
线程组也必须从属于其他线程组。必须在构建器里指定新线程组从属于哪个线程组。若在创建一个线程组的时候没有指定它的归属，则同样会自动成为系统线程组的一名属下。因此，一个应用程序中的所有线程组最终都会将系统线程组作为自己的“父”。<br>
之所以要提出“线程组”的概念，很难从字面上找到原因。这多少为我们讨论的主题带来了一些混乱。一般地说，我们认为是由于“安全”或者“保密”方面的理由才使用线程组的。根据Arnold和Gosling的说法：“线程组中的线程可以修改组内的其他线程，包括那些位于分层结构最深处的。一个线程不能修改位于自己所在组或者下属组之外的任何线程”（注释①）。然而，我们很难判断“修改”在这儿的具体含义是什么。下面这个例子展示了位于一个“叶子组”内的线程能修改它所在线程组树的所有线程的优先级，同时还能为这个“树”内的所有线程都调用一个方法。<br>
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①：《The Java Programming Language》第179页。该书由Arnold和Jams Gosling编著，Addison-Wesley于1996年出版<br>
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807-808页程序<br>
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