一线程的同步
Java应用程序的多个线程共享同一进程的数据资源多个用户线程在并发运行过程中可能同时访问具有敏感性的内容在Java中定义了线程同步的概念实现对共享资源的一致性维护下面以笔者最近开发的移动通信计费系统中线程间同步控制方法说明Java语言中多线程同步方式的实现过程
在没有多线程同步控制策略条件下的客户账户类定义框架代码如下所示
public class RegisterAccount
{
float fBalance;
//客户缴费方法
public void deposit(float fFees){ fBalance += fFees; }
//通话计费方法
public void withdraw(float fFees){ fBalance = fFees; }
… …
}
读者也许会认为上述程序代码完全能够满足计费系统实际的需要确实在单线程环境下该程序确实是可靠的但是多进程并发运行的情况是怎样的呢？假设发生这种情况客户在客户服务中心进行缴费的同时正在利用移动通信设备仅此通话客户通话结束时计费系统启动计费进程而同时服务中心的工作人员也提交缴费进程运行读者可以看到如果发生这种情况对客户账户的处理是不严肃的
如何解决这种问题呢？很简单在RegisterAccount类方法定义中加上用于标识同步方法的关键字synchronized这样在同步方法执行过程中该方法涉及的共享资源（在上述代码中为fBalance成员变量）将被加上共享锁以确保在方法运行期间只有该方法能够对共享资源进行访问直到该方法的线程运行结束打开共享锁其它线程才能够访问这些共享资源在共享锁没有打开的时候其它访问共享资源的线程处于阻塞状态
进行线程同步策略控制后的RegisterAccount类定义如下面代码所示
public class RegisterAccount
{
float fBalance;
public synchronized void deposit(float fFees){ fBalance += fFees; }
public synchronized void withdraw(float fFees){ fBalance = fFees; }
… …
}
从经过线程同步机制定义后的代码形式可以看出在对共享资源进行访问的方法访问属性关键字（public）后附加同步定义关键字synchronized使得同步方法在对共享资源访问的时候为这些敏感资源附加共享锁来控制方法执行期间的资源独占性实现了应用系统数据资源的一致性管理和维护
二线程的管理
线程的状态控制
在这里需要明确的是无论采用继承Thread类还是实现Runnable接口来实现应用程序的多线程能力都需要在该类中定义用于完成实际功能的run方法这个run方法称为线程体（Thread Body）按照线程体在计算机系统内存中的状态不同可以将线程分为创建就绪运行睡眠挂起和死亡等类型这些线程状态类型下线程的特征为
创建状态当利用new关键字创建线程对象实例后它仅仅作为一个对象实例存在JVM没有为其分配CPU时间片等线程运行资源
就绪状态在处于创建状态的线程中调用start方法将线程的状态转换为就绪状态这时线程已经得到除CPU时间之外的其它系统资源只等JVM的线程调度器按照线程的优先级对该线程进行调度从而使该线程拥有能够获得CPU时间片的机会
睡眠状态在线程运行过程中可以调用sleep方法并在方法参数中指定线程的睡眠时间将线程状态转换为睡眠状态这时该线程在不释放占用资源的情况下停止运行指定的睡眠时间时间到达后线程重新由JVM线程调度器进行调度和管理
挂起状态可以通过调用suspend方法将线程的状态转换为挂起状态这时线程将释放占用的所有资源由JVM调度转入临时存储空间直至应用程序调用resume方法恢复线程运行
死亡状态当线程体运行结束或者调用线程对象的stop方法后线程将终止运行由JVM收回线程占用的资源
在Java线程类中分别定义了相应的方法用于在应用程序中对线程状态进行控制和管理
线程的调度
线程调用的意义在于JVM应对运行的多个线程进行系统级的协调以避免多个线程争用有限资源而导致应用系统死机或者崩溃
为了线程对于操作系统和用户的重要性区分开Java定义了线程的优先级策略Java将线程的优先级分为个等级分别用之间的数字表示数字越大表明线程的级别越高相应地在Thread类中定义了表示线程最低最高和普通优先级的成员变量MIN_PRIORITYMAX_PRIORITY和NORMAL_PRIORITY代表的优先级等级分别为和当一个线程对象被创建时其默认的线程优先级是
为了控制线程的运行策略Java定义了线程调度器来监控系统中处于就绪状态的所有线程线程调度器按照线程的优先级决定那个线程投入处理器运行在多个线程处于就绪状态的条件下具有高优先级的线程会在低优先级线程之前得到执行线程调度器同样采用抢占式策略来调度线程执行即当前线程执行过程中有较高优先级的线程进入就绪状态则高优先级的线程立即被调度执行具有相同优先级的所有线程采用轮转的方式来共同分配CPU时间片
在应用程序中设置线程优先级的方法很简单在创建线程对象之后可以调用线程对象的setPriority方法改变该线程的运行优先级同样可以调用getPriority方法获取当前线程的优先级
在Java中比较特殊的线程是被称为守护（Daemon）线程的低级别线程这个线程具有最低的优先级用于为系统中的其它对象和线程提供服务将一个用户线程设置为守护线程的方式是在线程对象创建之前调用线程对象的setDaemon方法典型的守护线程例子是JVM中的系统资源自动回收线程它始终在低级别的状态中运行用于实时监控和管理系统中的可回收资源
线程分组管理
Java定义了在多线程运行系统中的线程组（ThreadGroup）对象用于实现按照特定功能对线程进行集中式分组管理用户创建的每个线程均属于某线程组这个线程组可以在线程创建时指定也可以不指定线程组以使该线程处于默认的线程组之中但是一旦线程加入某线程组该线程就一直存在于该线程组中直至线程死亡不能在中途改变线程所属的线程组
当Java的Application应用程序运行时JVM创建名称为main的线程组除非单独指定在该应用程序中创建的线程均属于main线程组在main线程组中可以创建其它名称的线程组并将其它线程加入到该线程组中依此类推构成线程和线程组之间的树型管理和继承关系
与线程类似可以针对线程组对象进行线程组的调度状态管理以及优先级设置等在对线程组进行管理过程中加入到某线程组中的所有线程均被看作统一的对象
