多線程支持和線程安全（3）

它這里有一個非常重要的概念，“對象鎖”。當系統(tǒng)中某個線程調(diào)用一個被同步的方法（臨界區(qū)）訪問某個對象時，這個對象就會被鎖住。我們可以把一個對象比喻成一扇門，并且門鎖的鑰匙被放在門旁。當某個線程調(diào)用一個對象被同步（synchronized）了的方法時，它取走鑰匙，進入房間里面，然后把門鎖上，這相當于線程鎖住了這個對象。此時，如果有其它線程試圖調(diào)用這個對象的被同步的方法（可能不是剛才的那個方法）而訪問這個對象時，它就不能找到打開這扇門的鑰匙，于是它就處于不斷地監(jiān)測與等待當中（查找鎖狀態(tài)）。直到房間里面的線程（也即擁有這個對象鎖的線程）退出被同步的方法時，并且，它按照規(guī)則把鑰匙再次放在門旁，于是后來的其它線程便擁有了執(zhí)行的機會。

　　上面描述的過程是線程間的互斥過程，同樣線程間的同步控制也離不開對象鎖，這一點從圖10-59中也可以很好地被反映出。例如，線程A處于運行狀態(tài)時，如果調(diào)用某個對象的wait()操作，線程A則進入阻塞的等待狀態(tài)，并且線程A同時放棄擁有這個對象鎖（注意，線程A調(diào)用對象的wait()操作時，必須已經(jīng)擁有了該對象鎖）。此時系統(tǒng)中其它線程因此便可以有機會來獲取到這個對象鎖，并訪問這個共享對象。如果線程B調(diào)用了這個對象的notify()方法時，那么線程A將被喚醒，并且進入到查找鎖狀態(tài)，如此不斷循環(huán)往復，以實現(xiàn)線程之間的同步控制。當然處于阻塞等待狀態(tài)中的線程，如果被外部中斷（interrupt）或被終止（stop）運行時，它也將會退出阻塞等待狀態(tài)。

　　從以上可以看出，JDK平臺中，線程之間互斥與同步的實現(xiàn)，以及它的狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型是非常嚴謹?shù)�，同時對于程序員而言，它也是比較容易理解掌握和易于使用的。另外在JDK平臺中線程庫模塊中，也有一個負責管理線程的創(chuàng)建、運行和銷毀等功能的實現(xiàn)類，那就是Thread類型。

2、 線程安全性設計

　　基礎庫系統(tǒng)中對多線程有了很好的支持，這無疑是一件很好的事情，但這同時也帶來了另一個比較棘手的設計問題。那就是基礎庫系統(tǒng)中，各組件模塊是否應該很好地支持線程安全，這非常非常重要，如果處理不當，輕則導致程序運行時數(shù)據(jù)信息的不一致，或業(yè)務的執(zhí)行錯誤；嚴重的話，將導致系統(tǒng)崩潰，而且設計不當也會很大程序上影響到程序的執(zhí)行效率。

　　比較典型例子，如C運行庫中的errno變量，這是一個在C庫中定義的全局性變量，用它來設置并指示，一些在系統(tǒng)調(diào)用時（或庫中的功能函數(shù)的執(zhí)行過程中）發(fā)生的錯誤信息。這在單線程工作環(huán)境的應用程序系統(tǒng)中并沒有什么問題，但是如果多線程工作環(huán)境下，則可能出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象，有可能線程A剛設置的errno值被線程B覆蓋掉。怎樣很好地解決這個問題？使得C庫能很好地支持多線程的安全。較好的方法是利用線程本地存儲數(shù)據(jù)機制，也即利用每個線程都有一些只與自己線程相關的存儲信息。例如，每個線程的環(huán)境中都有一個errno變量，當線程切換時，線程本地存儲數(shù)據(jù)也隨之切換。

　　當然基礎庫中有其它更多不同種類的線程安全問題。如前面的章節(jié)中所闡述過的I/O平臺的線程安全等，還有JDK平臺中的SWING組件庫。這在設計上的確是遇到了一個兩難選擇的尷尬境地。如果基礎庫中的組件支持很好的線程安全性，那么它將會犧牲掉很多的運行效率；反過來也一樣存在很大的問題。怎么辦？現(xiàn)在大家取得基本共識的設計方案是比較傾向于后者，也即運行的效率。在保證基礎庫系統(tǒng)中的組件擁有最基本線程安全特性外，一般都把線程間的互斥與同步訪問控制權，交給用戶來掌握。

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