Java理论和实践: 安全构造技术

Java 语言提供了灵活的、看上去很简单的线程功能，使得您很容易在您的应用程序中使用多线程。然而，Java应用程序中的并发编程比看上去要复杂：在 Java 程序中，有一些微妙（也许并不是那么微妙）方式会造成数据争用（data race）以及并发问题。在这篇 Java 理论和实践中，Brian探讨了一个常见的线程方面的危险：在构造过程中，允许 this 引用逃脱（escape）。这个看上去没有什么危害的做法可以在 Java 程序中造成无法可预料和不期望的结果。

测试和调试多线程程序是极其困难的，因为并发性方面的危险常常不是以一致的方式显现出来，甚至有时未必会显现这种危险性。就线程问题的本质而言，大多数这些问题是无法预料的，甚至在某些平台上（如单处理器系统），或者低于一定的负载，问题可能根本就不出现。由于测试多线程程序的正确性是如此困难，以及查找错误是如此费时，因此从一开始开发应用程序就要在心中牢记线程的安全性，这一点就显得尤为重要。在本文中，我们将研究一个特殊的线程安全方面的问题 ― 在构造过程中，允许 this 引用逃脱（我们称之为 逃脱的引用问题） ― 该问题引起了一些未曾期望的结果。然后，为了编写出线程安全的构造函数，我们给出一些准则。

遵循“安全构造”技术

分析程序来找出线程安全的违例是非常困难的，这需要专门的经验。幸运的是（也许会感到吃惊），从一开始创建线程安全的类并不是那样的困难，尽管这需要一种其它专门的技巧：规程。大多数并发性错误是来自程序员以方便、改善性能或只是一时的懒惰为名企图违规而造成的。如许多其它并发性问题一样，在编写构造函数时，遵循一些简单的规则就可以避免这个逃脱的引用问题。

危险的争用状态

大多数并发性危险归根结底是由某类 数据争用引起的。在多个线程或进程正在读取和写入一个共享数据项时，会发生数据争用或进入 争用状态 ，最终结果取决于这些线程的调度次序。清单 1 给出了一个简单的数据争用的示例，其中程序可以打印 0 或者 1，这取决于对线程的调度。

清单 1. 简单的数据争用

public class DataRace { 　 static int a = 0; 　 public static void main() { 　　 new MyThread().start(); 　　 a = 1; 　 } 　 public static class MyThread extends Thread { 　　 public void run() { 　　 public void run() { 　　　 System.out.println(a); 　　 } 　 } }

可以立即调度第二个线程，打印 a 的初始值 0。另一种情形，第二个线程可能 不立即运行，则导致打印值 1。这个程序的输出取决于您正在使用的 JDK、底层操作系统的调度程序或者随机计时构件。重复运行该程序，会得到不同的结果。

可见性危险

在清单 1 中，除了这个明显的争用 ― 第二个线程是在第一个线程将 a 置为 1 之前还是之后开始执行 ― 之外，实际上还有另一种数据争用。第二种争用是一种可见性方面的争用：两个线程没有使用同步，而同步能保证线程之间数据更改的可见性。因为没有同步，如果在第一个线程对 a 赋值完成之后，运行第二个线程，则第二个线程可能或 不可能立即看见第一个线程所做的更改。第二个线程可能看到 a 仍然为 0，即使第一个线程已经将值 1 赋给了 a。这种第二类的数据争用（在没有正确同步的情况下，两个线程正在访问同一变量）是一种复杂的问题，但幸运的是，每当读取一个其它线程可能已写过的变量，或者写一个接下来可能会被其它线程读取的变量时，使用同步就可以避免这类数据争用。在这里，我们不想进一步探讨这类数据争用，关于这类复杂问题，您可以参阅侧栏 “用 Java Memory Model 同步”，也可以参阅 参考资料以获取更多有关这类复杂问题的详

凌众科技专业提供服务器租用、服务器托管、企业邮局、虚拟主机等服务，公司网站：http://www.lingzhong.cn 为了给广大客户了解更多的技术信息，本技术文章收集来源于网络,凌众科技尊重文章作者的版权，如果有涉及你的版权有必要删除你的文章，请和我们联系。以上信息与文章正文是不可分割的一部分,如果您要转载本文章,请保留以上信息，谢谢!