java线程简介(共享对数据的访问)

2019-11-18 10:46:59

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供稿：网友

　　1、共享变量
　　
　　
　　要使多个线程在一个程序中有用，它们必须有某种方法可以互相通信或共享它们的结果。
　　
　　让线程共享其结果的最简单方法是使用共享变量。它们还应该使用同步来确保值从一个线程正确传播到另一个线程，以及防止当一个线程正在更新一些相关数据项时，另一个线程看到不一致的中间结果。
　　
　　线程基础中计算素数的示例使用了一个共享布尔变量，用于表示指定的时间段已经过去了。这说明了在线程间共享数据最简单的形式是：轮询共享变量以查看另一个线程是否已经完成执行某项任务。
　　
　　2、存在于同一个内存空间中的所有线程
　　
　　
　　
　　正如前面讨论过的，线程与进程有许多共同点，不同的是线程与同一进程中的其它线程共享相同的进程上下文，包括内存。这非常便利，但也有重大责任。只要访问共享变量（静态或实例字段），线程就可以方便地互相交换数据，但线程还必须确保它们以受控的方式访问共享变量，以免它们互相干扰对方的更改。
　　
　　任何线程可以访问所有其作用域内的变量，就象主线程可以访问该变量一样。素数示例使用了一个公用实例字段，叫做 finished，用于表示已经过了指定的时间。当计时器过期时，一个线程会写这个字段；另一个线程会定期读取这个字段，以检查它是否应该停止。注：这个字段被声明成 volatile，这对于这个程序的正确运行非常重要。在本章的后面，我们将看到原因。
　　
　　
　　3、受控访问的同步
　　
　　
　　为了确保可以在线程之间以受控方式共享数据，java 语言提供了两个要害字：synchronized 和 volatile。
　　
　　Synchronized 有两个重要含义：它确保了一次只有一个线程可以执行代码的受保护部分（互斥，mutual exclusion 或者说 mutex），而且它确保了一个线程更改的数据对于其它线程是可见的（更改的可见性）。
　　
　　假如没有同步，数据很轻易就处于不一致状态。例如，假如一个线程正在更新两个相关值（比如，粒子的位置和速率），而另一个线程正在读取这两个值，有可能在第一个线程只写了一个值，还没有写另一个值的时候，调度第二个线程运行，这样它就会看到一个旧值和一个新值。同步让我们可以定义必须原子地运行的代码块，这样对于其他线程而言，它们要么都执行，要么都不执行。
　　
　　同步的原子执行或互斥方面类似于其它操作环境中的临界段的概念。
　　
　　
　　4、确保共享数据更改的可见性
　　
　　
　　同步可以让我们确保线程看到一致的内存视图。
　　
　　处理器可以使用高速缓存加速对内存的访问（或者编译器可以将值存储到寄存器中以便进行更快的访问）。在一些多处理器体系结构上，假如在一个处理器的高速缓存中修改了内存位置，没有必要让其它处理器看到这一修改，直到刷新了写入器的高速缓存并且使读取器的高速缓存无效。
　　
　　这表示在这样的系统上，对于同一变量，在两个不同处理器上执行的两个线程可能会看到两个不同的值！这听起来很吓人，但它却很常见。它只是表示在访问其它线程使用或修改的数据时，必须遵循某些规则。
　　
　　Volatile 比同步更简单，只适合于控制对基本变量（整数、布尔变量等）的单个实例的访问。当一个变量被声明成 volatile，任何对该变量的写操作都会绕过高速缓存，直接写入主内存，而任何对该变量的读取也都绕过高速缓存，直接取自主内存。这表示所有线程在任何时候看到的 volatile 变量值都相同。
　　
　　假如没有正确的同步，线程可能会看到旧的变量值，或者引起其它形式的数据损坏。
　　
　　
　　5、用锁保护的原子代码块
　　
　　
　　Volatile 对于确保每个线程看到最新的变量值非常有用，但有时我们需要保护比较大的代码片段，如涉及更新多个变量的片段。
　　
　　同步使用监控器（monitor）或锁的概念，以协调对特定代码块的访问。
　　
　　每个 Java 对象都有一个相关的锁。同一时间只能有一个线程持有 Java 锁。当线程进入 synchronized 代码块时，线程会阻塞并等待，直到锁可用，当它可用时，就会获得这个锁，然后执行代码块。当控制退出受保护的代码块时，即到达了代码块末尾或者抛出了没有在 synchronized 块中捕捉的异常时，它就会释放该锁。
　　
　　这样，每次只有一个线程可以执行受给定监控器保护的代码块。从其它线程的角度看，该代码块可以看作是原子的，它要么全部执行，要么根本不执行。
　　
　　6、简单的同步示例
　　
　　
　　使用 synchronized 块可以让您将一组相关更新作为一个集合来执行，而不必担心其它线程中断或看到计算的中间结果。以下示例代码将打印“1 0”或“0 1”。假如没有同步，它还会打印“1 1”（或“0 0”，随便您信不信）。
　　
　　
　　public class SyncExample {
　　 PRivate static lockObject = new Object();
　　 private static class Thread1 extends Thread {
　　 public void run() {
　　 synchronized (lockObject) {
　　 x = y = 0;
　　 System.out.println(x);
　　 }
　　 }
　　 }
　　
　　 private static class Thread2 extends Thread {
　　 public void run() {
　　 synchronized (lockObject) {
　　 x = y = 1;
　　 System.out.println(y);
　　 }
　　 }
　　 }
　　
　　 public static void main(String[] args) {
　　 new Thread1().run();
　　 new Thread2().run();
　　 }
　　}
　　
　　
　　在这两个线程中都必须使用同步，以便使这个程序正确工作。

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