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多线程Java程序中常见错误的巧处理

时间:2017-01-21 04:01  浏览:努力统计中...
在几乎所有编程语言中,由于多线程引发的错误都有着难以再现的特点,程序的死锁或其它多线程错误可能只在某些特殊的情形下才出现,或在不同的VM上运行同一个程序时错误表现不

       在几乎所有编程语言中,由于多线程引发的错误都有着难以再现的特点,程序的死锁或其它多线程错误可能只在某些特殊的情形下才出现,或在不同的VM上运行同一个程序时错误表现不同。因此,在编写多线程程序时,事先认识和防范可能出现的错误特别重要。
       无论是客户端还是服务器端多线程Java程序,最常见的多线程问题包括死锁、隐性死锁和数据竞争。

  死锁

      死锁是这样一种情形:多个线程同时被阻塞,它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。由于线程被无限期地阻塞,因此程序不可能正常终止。
      导致死锁的根源在于不适当地运用“synchronized”关键词来管理线程对特定对象的访问。“synchronized”关键词的作用是,确保在某个时刻只有一个线程被允许执行特定的代码块,因此,被允许执行的线程首先必须拥有对变量或对象的排他性的访问权。当线程访问对象时,线程会给对象加锁,而这个锁导致其它也想访问同一对象的线程被阻塞,直至第一个线程释放它加在对象上的锁。
  由于这个原因,在使用“synchronized”关键词时,很容易出现两个线程互相等待对方做出某个动作的情形。代码一是一个导致死锁的简单例子。
  //代码一
  class Deadlocker {
  int field_1;
  private Object lock_1 = new int[1];
  int field_2;
  private Object lock_2 = new int[1];
  public void method1(int value) {
  “synchronized” (lock_1) {
  “synchronized” (lock_2) {
  field_1 = 0; field_2 = 0;
  }
  }
  }
  public void method2(int value) {
  “synchronized” (lock_2) {
  “synchronized” (lock_1) {
  field_1 = 0; field_2 = 0;
  }
  }
  }
  }
  参考代码一,考虑下面的过程:
  ◆ 一个线程(ThreadA)调用method1()。
  ◆ ThreadA在lock_1上同步,但允许被抢先执行。
  ◆ 另一个线程(ThreadB)开始执行。
  ◆ ThreadB调用method2()。
  ◆ ThreadB获得lock_2,继续执行,企图获得lock_1。但ThreadB不能获得lock_1,因为ThreadA占有lock_1。
  ◆ 现在,ThreadB阻塞,因为它在等待ThreadA释放lock_1。
  ◆ 现在轮到ThreadA继续执行。ThreadA试图获得lock_2,但不能成功,因为lock_2已经被ThreadB占有了。
  ◆ ThreadA和ThreadB都被阻塞,程序死锁。
       当然,大多数的死锁不会这么显而易见,需要仔细分析代码才能看出,对于规模较大的多线程程序来说尤其如此。好的线程分析工具,例如JProbe Threadalyzer能够分析死锁并指出产生问题的代码位置。

  隐性死锁

      隐性死锁由于不规范的编程方式引起,但不一定每次测试运行时都会出现程序死锁的情形。由于这个原因,一些隐性死锁可能要到应用正式发布之后才会被发现,因此它的危害性比普通死锁更大。下面介绍两种导致隐性死锁的情况:加锁次序和占有并等待。

  加锁次序

       当多个并发的线程分别试图同时占有两个锁时,会出现加锁次序冲突的情形。如果一个线程占有了另一个线程必需的锁,就有可能出现死锁。考虑下面的情形,ThreadA和ThreadB两个线程分别需要同时拥有lock_1、lock_2两个锁,加锁过程可能如下:
  ◆ ThreadA获得lock_1;
  ◆ ThreadA被抢占,VM调度程序转到ThreadB;
  ◆ ThreadB获得lock_2;
  ◆ ThreadB被抢占,VM调度程序转到ThreadA;
  ◆ ThreadA试图获得lock_2,但lock_2被ThreadB占有,所以ThreadA阻塞;
  ◆ 调度程序转到ThreadB;
  ◆ ThreadB试图获得lock_1,但lock_1被ThreadA占有,所以ThreadB阻塞;
  ◆ ThreadA和ThreadB死锁。
       必须指出的是,在代码丝毫不做变动的情况下,有些时候上述死锁过程不会出现,VM调度程序可能让其中一个线程同时获得lock_1和lock_2两个锁,即线程获取两个锁的过程没有被中断。在这种情形下,常规的死锁检测很难确定错误所在。

  占有并等待

  如果一个线程获得了一个锁之后还要等待来自另一个线程的通知,可能出现另一种隐性死锁,考虑代码二。
  //代码二
  public class queue {
  static java.lang.Object queueLock_;
  Producer producer_;
  Consumer consumer_;

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