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破除java神話之線程按優(yōu)先級喚醒

[摘要]在編寫多線程代碼的時候經(jīng)常發(fā)生多個線程等待一個事件的情況。這種情況多發(fā)生于多個線程在同步方法或者同步塊內(nèi)調(diào)用wait方法等待同一個被鎖住的對象。當另一個鎖住該對象的線程從同步方法或者同步塊中調(diào)用notify或者notifyAll方法時這些等待線程被喚醒。notify調(diào)用僅僅喚醒一個線程,因此如果有...
在編寫多線程代碼的時候經(jīng)常發(fā)生多個線程等待一個事件的情況。這種情況多發(fā)生于多個線程在同步方法或者同步塊內(nèi)調(diào)用wait方法等待同一個被鎖住的對象。當另一個鎖住該對象的線程從同步方法或者同步塊中調(diào)用notify或者notifyAll方法時這些等待線程被喚醒。notify調(diào)用僅僅喚醒一個線程,因此如果有多個線程正處于等待狀態(tài),那么不會有對鎖的競爭。另一方面,notifyAll調(diào)用喚醒所有的等待線程而造成競爭,然而只有一個線程能夠得到鎖,其它的都會被阻塞。

  當多個線程處于等待狀態(tài)時的問題是當調(diào)用notify或者notifyAll方法后哪一個線程將運行?很多程序員不正確的假定存在一種預(yù)定義的順序表明線程如何被喚醒。一些認為是高優(yōu)先級的線程首先被喚醒,另一些可能認為是等待了最長時間的線程首先被喚醒。不幸的是上面的假設(shè)都是不對的。在這些情況下,哪個線程被喚醒是不確定的,也許是最高優(yōu)先級的線程,也許是等待最長的線程,但是沒有保證。

  線程的優(yōu)先級不能決定它是否被喚醒(在使用notify方法的情況下)或者在多線程環(huán)境下的喚醒順序(在使用notifyAll方法的情況下)。因此,因此你永遠不應(yīng)該假設(shè)線程的喚醒順序。另外,你也永遠不應(yīng)該對搶占過程中的線程調(diào)度做任何假設(shè)。線程調(diào)度是實現(xiàn)相關(guān)的(implementation-dependent),不同的平臺的調(diào)度機制是不同的。如果你想你的程序具有可移植性就不應(yīng)該做這樣的不明智的假設(shè)。

  另外,notifyAll和notify方法沒有提供喚醒等待進程的確定順序,具體的順序是依賴JVM的,并且notifyAll所能保證的事情不超過喚醒所有的等待線程。這個狀況使得當你想以某種特定的順序喚醒多個線程時會出現(xiàn)問題。

  有兩種辦法達到控制線程的喚醒順序:

  1、使用精確喚醒模式
  
 。⊿pecific notification pattern)

  2、使用實現(xiàn)了實時規(guī)范的JVM(RTSJ,Real-Time Specification for Java)(譯者注:這其實不應(yīng)該算一種好的方法,這加大了對特定JVM的依賴,打破了可移植性)

  精確喚醒模式由Tom Cargill開發(fā),詳細說明了如何控制調(diào)用notify和notifyAll時的線程的喚醒順序。這個實現(xiàn)是通過對需要被一起喚醒的每個線程或者每一套線程設(shè)置一個單獨的鎖達到的。通過對特定的鎖進行釋放而達到可定義的通知順序。

  如果實現(xiàn)合適,那么這種模式的執(zhí)行代價是最小的。然而不可避免的要增加編碼的復(fù)雜性,但是這個復(fù)雜性可以通過你得到的控制性抵消掉,如果你需要這樣的控制,你可以考慮實現(xiàn)這個模式。

  RTSJ改變了某些java語義的標準行為。其中之一就是確保等待線程按照優(yōu)先級排序。因此當多個線程處于等待狀態(tài)而調(diào)用了notify或者notifyAll,那么具有最高優(yōu)先級的那個將首先執(zhí)行,其它的繼續(xù)等待。

  通常,這不是推薦的做法,除非是進行實時編程。已經(jīng)有幾種不同的折衷方案使得java可以進行實時編程。創(chuàng)建RTSJ的最重要的一個原則就是及時性比執(zhí)行速度更重要!