Java程式設計那些事兒98 多執行緒問題及處理1

2021-04-28 11:40:30 字數 3369 閱讀 1043

多執行緒程式設計為程式開發帶來了很多的方便,但是也帶來了一些問題,這些問題是在程式開發過程中必須進行處理的問題。

這些問題的核心是,如果多個執行緒同時訪問乙個資源,例如變數、檔案等,時如何保證訪問安全的問題。在多執行緒程式設計中,這種會被多個執行緒同時訪問的資源叫做臨界資源。

下面通過乙個簡單的示例,演示多個執行緒訪問臨界資源時產生的問題。在該示例中,啟動了兩個執行緒類

datathread

的物件,該執行緒每隔

200毫秒輸出一次變數

n的值,並將

n的值減少

1。變數

n的值儲存在模擬臨界資源的

data

類中,該示例的核心是兩個執行緒類都使用同乙個

data

類的物件,這樣

data

類的這個物件就是乙個臨界資源了。示例**如下:

package syn1;

/***

模擬臨界資源的類 */

public class data }

package syn1;

/***

測試多執行緒訪問時的問題 */

public class testmulthread1 }

package syn1;

/***

訪問資料的執行緒 */

public class datathread extends thread

public void run()

}catch(exception e){}}}

在執行時,因為不同情況下該程式的執行結果會出現不同,該程式的一種執行結果為: 執行緒

1:60

執行緒2:60

執行緒2:58

執行緒1:58

執行緒2:56

執行緒1:56

執行緒2:54

執行緒1:54

執行緒2:52

執行緒1:52

執行緒2:50

執行緒1:50

執行緒2:48

執行緒1:48

執行緒2:47

執行緒1:46

執行緒2:44

執行緒1:44

執行緒2:42

執行緒1:42

從執行結果來看,第一次都輸出

60是可以理解的,因為執行緒在執行時首先輸出變數的值,這個時候變數

n的值還是初始值

60,而後續的輸出就比較麻煩了,在開始的時候兩個變數保持一致的輸出,而不是依次輸出

n的每個值的內容,而到將要結束時,執行緒2輸出

47這個中間數值。

出現這種結果的原因很簡單:執行緒

1改變了變數

n的值以後,還沒有來得及輸出,這個變數

n的值就被執行緒

2給改變了,所以在輸出時看的輸出都是跳躍的,偶爾出現了連續。

出現這個問題也比較容易接受,因為最基本的多執行緒程式,系統只保證執行緒同時執行,至於哪個先執行,哪個後執行,或者執行中會出現乙個執行緒執行到一半,就把

cpu的執行權交給了另外乙個執行緒,這樣執行緒的執行順序是隨機的,不受控制的。所以會出現上面的結果。

這種結果在很多實際應用中是不能被接受的,例如銀行的應用,兩個人同時取乙個賬戶的存款,乙個使用存摺、乙個使用卡,這樣訪問賬戶的金額就會出現問題。或者是售票系統中,如果也這樣就出現有人買到相同座位的票,而有些座位的票卻未售出。

在多執行緒程式設計中,這個是乙個典型的臨界資源問題,解決這個問題最基本,最簡單的思路就是使用同步關鍵字

synchronized。

synchronized

關鍵字是乙個修飾符,可以修飾方法或**塊,其的作用就是,對於同乙個物件

(不是乙個類的不同物件

),當多個執行緒都同時呼叫該方法或**塊時,必須依次執行,也就是說,如果兩個或兩個以上的執行緒同時執行該段**時,如果乙個執行緒已經開始執行該段**,則另外乙個執行緒必須等待這個執行緒執行完這段**才能開始執行。就和在銀行的櫃檯辦理業務一樣,營業員就是這個物件,每個顧客就好比執行緒,當乙個顧客開始辦理時,其它顧客都必須等待,及時這個正在辦理的顧客在辦理過程中接了乙個**

(模擬於這個執行緒釋放了占用

cpu的時間,而處於阻塞狀態

),其它執行緒也只能等待。 使用

synchronized

關鍵字修改以後的上面的**為:

package syn2;

/***

模擬臨界資源的類 */

public class data2

public synchronized void action(string name)}

package syn2;

/***

測試多執行緒訪問時的問題 */

public class testmulthread2 }

package syn2;

/***

訪問資料的執行緒 */

public class data2thread extends thread

public void run()

}catch(exception e){}}}

該示例**的執行結果會出現不同,一種執行結果為: 執行緒

1:60

執行緒2:59

執行緒2:58

執行緒1:57

執行緒2:56

執行緒1:55

執行緒2:54

執行緒1:53

執行緒2:52

執行緒1:51

執行緒2:50

執行緒1:49

執行緒1:48

執行緒2:47

執行緒2:46

執行緒1:45

執行緒2:44

執行緒1:43

執行緒2:42

執行緒1:41

在該示例中,將列印變數

n的**和變數

n變化的**組成乙個專門的方法

action

,並且使用修飾符

synchronized

修改該方法,也就是說對於乙個

data2

的物件,無論多少個執行緒同時呼叫

action

方法時,只有乙個執行緒完全執行完該方法以後,別的執行緒才能夠執行該方法。這就相當於乙個執行緒執行到該物件的

synchronized

方法時,就為這個物件加上了一把鎖,鎖住了這個物件,別的執行緒在呼叫該方法時,發現了這把鎖以後就繼續等待下去了。

其實這只是一種簡單的方法,使用這種方法雖然解決了同時訪問的問題,但是卻使得執行緒的執行是無序的,從執行結果可以看出,執行緒的執行是交錯的。就好象在銀行辦理業務一樣,一大群人圍在視窗,乙個人在辦理時其他的人就處於等待,但是當這個人辦理完成以後其他的人那個先辦理就看誰能搶到了。那如果想讓執行緒有序執行,就是讓執行緒執行時依次執行,就像銀行中排隊辦理業務一樣,又該怎麼解決呢?這個就是執行緒的另外一種解決思路了,比較著名的例子是生產者

-消費者模型,這裡就不再重複了,下面舉乙個淺顯的例子來說明這個問題,並使用**實現該示例。

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