auto.js停止所有线程_Java线程与并发编程实践:深入理解volatile和final变量
同步有两种属性:互斥性和可见性。synchronized关键字与两者都有关系。Java同时也提供了一种更弱的、仅仅包含可见性的同步形式,并且只以volatile关键字关联。
假设你自己设计了一个停止线程的机制(因为无法使用Thread不安全的stop()方法))。清单1中ThreadStopping程序源码展示了该如何完成这项任务。
清单1 尝试停止一个线程
public class ThreadStopping{ public static void main(String[] args) { class StoppableThread extends Thread { private boolean stopped; // defaults to false @Override public void run() { while(!stopped) System.out.println("running"); } void stopThread() { stopped = true; } } StoppableThread thd = new StoppableThread(); thd.start(); try { Thread.sleep(1000); // sleep for 1 second } catch (InterruptedException ie) { } thd.stopThread(); } }
清单2中的main()方法声明了一个叫做StoppableThread的本地类,它继承自Thread。在初始化完StoppableThread之后,默认的主线程启动和这个 Thread对象关联的线程。之后它睡眠 1 秒,并且在死亡之前调用StoppableThread的stop()方法。
StoppableThread声明了一个被初始化为false的stopped实例变量,stopThread()方法会将该变量设置为true,同时run()方法中的while循环会在每次迭代中检查stopped的值是否已经修改为true。
照下面编译清单2:
javac ThreadStopping.java
运行程序:
java ThreadStopping 你应该能观测到一系列运行时的消息。
当你在单处理器/单核的机器上运行这个程序的时候,很可能会观测到程序停止。但是在一个多处理器的机器或多核单处理器的机器上,可能就看不到程序停止,因为每个处理器或者核心很可能有自己的一份stopped的拷贝,当一条线程修改了自己的拷贝,其他线程的拷贝并没有被改变。
你或许决定使用synchronized关键字以确保只能访问主存中的stopped变量。然后经过一番思考,你决定在清单3中使用同步访问一对临界区的方式来解决这个问题。
清单3 尝试使用synchronized来停止一个线程
public class ThreadStopping{ public static void main(String[] args) { class StoppableThread extends Thread { private boolean stopped; // defaults to false @Override public void run() { synchronized(this) { while(!stopped) System.out.println("running"); } } synchronized void stopThread() { stopped = true; } } StoppableThread thd = new StoppableThread(); thd.start(); try { Thread.sleep(1000); // sleep for 1 second } catch (InterruptedException ie) { } thd.stopThread(); }}
出于两个因素考虑,清单3不是一个好主意。尽管你只需解决可见性的问题,synchronized却同时解决了互斥的问题(在该程序中不是个问题)。更重要的是,你还往程序中引进了另一个更严重的问题。
你已经正确地对stopped进行了同步访问,但是进一步观察run()方法中的同步块,尤其是这个while循环。由于正在执行循环的这个线程已经获取了当前StoppableThread对象(通过synchronized(this))的锁,这个循环不会终止。因为默认的主线程需要获取相同的锁,所以它在该对象上调用stopThread()方法的任意尝试都会导致自己被阻塞住。
你可以使用局部变量并在同步块中将stopped的值赋给这个变量来解决这一问题,如下所示:
public void run(){ boolean _stopped = false; while (!_stopped) { synchronized(this) { _stopped = stopped; } System.out.println("running"); }}
不过,每次循环迭代都要尝试获取锁的方式会存在性能开销(还不如以前),所以这个解决方式是得不偿失的。清单4展示了一个更为高效且整洁的方法。
清单4 尝试通过volatile关键字来停止一个线程
public class ThreadStopping{ public static void main(String[] args) { class StoppableThread extends Thread { private #####volatile boolean stopped; // defaults to false @Override public void run() { while(!stopped) System.out.println("running"); } void stopThread() { stopped = true; } } StoppableThread thd = new StoppableThread(); thd.start(); try { Thread.sleep(1000); // sleep for 1 second } catch (InterruptedException ie) { } thd.stopThread(); } }
由于stopped已经标记为volatile,每条线程都会访问主存中该变量的拷贝而不会访问缓存中的拷贝。这样,即使在多处理器或者多核的机器上,该程序也会停止。
警告
只有可见性导致问题时,才应该使用volatile。而且,你也只能在属性声明处才能使用这个保留字(如果你尝试将局部变量声明成volatitle,会收到一个错误)。最后,你可以将double和long型的属性声明成volatile,但是应该避免在32位的JVM上这样做,原因是此时访问一个double或者long型的变量值需要进行两步操作,若要安全地访问它们的值,互斥(通过synchronized)是必要的。 当一个属性变量声明成volatile,就不能同时被声明final的。不过,由于Java可以让你安全地访问final的属性而无需同步,这也就不能称之为一个问题了。为了克服DeadlockDemo中的缓存变量问题,我把lock1和lock2都标记成final,尽管也能将它们标记成volatile的。
以后,你会经常使用final关键字来确保在不可变(不会发生改变)类的上下文中线程的安全性。参考清单5。
清单5 借助于final创建一个不可变且线程安全的类
import java.util.Set;import java.util.TreeSet;public final class Planets{ private final Set planets = new TreeSet<>(); public Planets() { planets.add("Mercury"); planets.add("Venus"); planets.add("Earth"); planets.add("Mars"); planets.add("Jupiter"); planets.add("Saturn"); planets.add("Uranus"); planets.add("Neptune"); } public boolean isPlanet(String planetName) { return planets.contains(planetName); }}
清单5展示了一个不可变类Planets,其对象存储着星球名字的集合。尽管集合是可变的,但这个类的设计却保证在构造函数退出之后,集合不会再被改变。通过声明planets为final,这个属性的引用不能被更改。而且,该引用也不能被缓存,所以缓存变量的问题也不复存在。
关于不可变对象,Java提供了一种特殊的线程安全的保证。即便没有用同步来发布(暴露)这些对象的引用,它们依然可以被多条线程安全地访问。不可变对象提供了下列易于识别的规则:
- 不可变对象绝对不允许状态变更。
- 所有的属性必须声明成final。
- 对象必须被恰当地构造出来以防this引用脱离构造函数。
最后一点很让人迷惑,所以这里给出一个this显式地脱离构造函数的简单例子:
public class ThisEscapeDemo{ private static ThisEscapeDemo lastCreatedInstance; public ThisEscapeDemo() { lastCreatedInstance = this; }}
在www.ibm.com/developerworks/library/j-jtp0618/上查看《Java theory and practice:Safe construction techniques》学习更多常见线程风险的相关知识。
本文节选自《Java线程与并发编程实践》
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