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java多线程发展
Java多线程发展简史
文章系本人原创,转载请保持完整性并注明出自《四火的唠叨》
这篇文章,大部分内容,是周五我做的一个关于如何进行Java多线程编程的KnowledgeSharing的一个整理,我希望能对Java从第一个版本开始,在多线程编程方面的大事件和发展脉络有一个描述,并且提及一些在多线程编程方面常见的问题。
对于Java程序员来说,如果从历史的角度去了解一门语言一个特性的演进,或许能有不同收获。
引言
首先问这样一个问题,如果提到Java多线程编程,你会想到什么?
▪volatile、synchronized关键字?
▪竞争和同步?
▪锁机制?
▪线程安全问题?
▪线程池和队列?
好吧,请原谅我在这里卖的关子,其实这些都对,但是又不足够全面,如果我们这样来谈论Java多线程会不会全面一些:
1.模型:
JMM(Java内存模型)和JCM(Java并发模型)
2.使用:
JDK中的并发包
3.实践:
怎样写线程安全的代码
4.除错:
使用工具来分析并发问题
5.……
可是,这未免太死板了,不是么?
不如换一个思路,我们少谈一些很容易查到的语法,不妨从历史的角度看看Java在多线程编程方面是怎样进化的,这个过程中,它做了哪些正确的决定,犯了哪些错误,未来又会有怎样的发展趋势?
另外,还有一点要说是,我希望通过大量的实例代码来说明这些事情。
Linus说:
“Talkischeap,showmethecode.”。
下文涉及到的代码我已经上传,可以在此打包下载。
诞生
Java的基因来自于1990年12月Sun公司的一个内部项目,目标设备正是家用电器,但是C++的可移植性和API的易用性都让程序员反感。
旨在解决这样的问题,于是又了Java的前身Oak语言,但是知道1995年3月,它正式更名为Java,才算Java语言真正的诞生。
JDK1.0
1996年1月的JDK1.0版本,从一开始就确立了Java最基础的线程模型,并且,这样的线程模型再后续的修修补补中,并未发生实质性的变更,可以说是一个具有传承性的良好设计。
抢占式和协作式是两种常见的进程/线程调度方式,操作系统非常适合使用抢占式方式来调度它的进程,它给不同的进程分配时间片,对于长期无响应的进程,它有能力剥夺它的资源,甚至将其强行停止(如果采用协作式的方式,需要进程自觉、主动地释放资源,也许就不知道需要等到什么时候了)。
Java语言一开始就采用协作式的方式,并且在后面发展的过程中,逐步废弃掉了粗暴的stop/resume/suspend这样的方法,它们是违背协作式的不良设计,转而采用wait/notify/sleep这样的两边线程配合行动的方式。
一种线程间的通信方式是使用中断:
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publicclassInterruptCheckextendsThread{
@Override
publicvoidrun(){
System.out.println("start");
while(true)
if(Thread.currentThread().isInterrupted())
break;
System.out.println("whileexit");
}
publicstaticvoidmain(String[]args){
Threadthread=newInterruptCheck();
thread.start();
try{
sleep(2000);
}catch(InterruptedExceptione){
}
thread.interrupt();
}
}
这是中断的一种使用方式,看起来就像是一个标志位,线程A设置这个标志位,线程B时不时地检查这个标志位。
另外还有一种使用中断通信的方式,如下:
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publicclassInterruptWaitextendsThread{
publicstaticObjectlock=newObject();
@Override
publicvoidrun(){
System.out.println("start");
synchronized(lock){
try{
lock.wait();
}catch(InterruptedExceptione){
System.out.println(Thread.currentThread().isInterrupted());
Thread.currentThread().interrupt();//setinterruptflagagain
System.out.println(Thread.currentThread().isInterrupted());
e.printStackTrace();
}
}
}
publicstaticvoidmain(String[]args){
Threadthread=newInterruptWait();
thread.start();
try{
sleep(2000);
}catch(InterruptedExceptione){
}
thread.interrupt();
}
}
在这种方式下,如果使用wait方法处于等待中的线程,被另一个线程使用中断唤醒,于是抛出InterruptedException,同时,中断标志清除,这时候我们通常会在捕获该异常的地方重新设置中断,以便后续的逻辑通过检查中断状态来了解该线程是如何结束的。
在比较稳定的JDK1.0.2版本中,已经可以找到Thread和ThreadUsage这样的类,这也是线程模型中最核心的两个类。
整个版本只包含了这样几个包:
java.io、java.util、、java.awt和java.applet,所以说Java从一开始这个非常原始的版本就确立了一个持久的线程模型。
值得一提的是,在这个版本中,原子对象AtomicityXXX已经设计好了,这里给出一个例子,说明i++这种操作时非原子的,而使用原子对象可以保证++操作的原子性:
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importjava.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
publicclassAtomicity{
privatestaticvolatileintnonAtomicCounter=0;
privatestaticvolatileAtomicIntegeratomicCounter=newAtomicInteger(0);
privatestaticinttimes=0;
publicstaticvoidcaculate(){
times++;
for(inti=0;i<1000;i++){
newThread(newRunnable(){
@Override
publicvoidrun(){
nonAtomicCounter++;
atomicCounter.incrementAndGet();
}
}).start();
}
try{
Thread.sleep(1000);
}catch(InterruptedExceptione){
}
}
publicstaticvoidmain(String[]args){
caculate();
while(nonAtomicCounter==1000){
nonAtomicCounter=0;
atomicCounter.set(0);
caculate();
}
System.out.println("Non-atomiccounter:
"+times+":
"
+nonAtomicCounter);
System.out.println("Atomiccounter:
"+times+":
"+atomicCounter);
}
}
上面这个例子你也许需要跑几次才能看到效果,使用非原子性的++操作,结果经常小于1000。
对于锁的使用,网上可以找到各种说明,但表述都不够清晰。
请看下面的代码:
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publicclassLock{
privatestaticObjecto=ne