Java线程模型缺陷研究 - 编程入门网

改进synchronized

虽然在多数情况下，$task 消除了同步操作的要求，但是不是所有的多线程系统都用任务来实现。所以，还需要改进现有的线程模块。 synchronized 关键字有下列缺点： 无法指定一个超时值。 无法中断一个正在等待请求锁的线程。 无法安全地请求多个锁 。(多个锁只能以依次序获得。)

解决这些问题的办法是：扩展synchronized 的语法，使它支持多个参数和能接受一个超时说明（在下面的括弧中指定）。下面是我希望的语法：

TimeoutException是 RuntimeException 派生类，它在等待超时后即被抛出。

超时是需要的，但还不足以使代码强壮。您还需要具备从外部中止请求锁等待的能力。所以，当向一个等待锁的线程传送一个interrupt() 方法后，此方法应抛出一个 SynchronizationException 对象，并中断等待的线程。这个异常应是 RuntimeException 的一个派生类，这样不必特别处理它。

对synchronized 语法这些推荐的更改方法的主要问题是，它们需要在二进制代码级上修改。而目前这些代码使用进入监控(enter-monitor)和退出监控(exit-monitor)指令来实现 synchronized 。而这些指令没有参数，所以需要扩展二进制代码的定义以支持多个锁定请求。但是这种修改不会比在 Java 2 中修改 Java 虚拟机的更轻松，但它是向下兼容现存的 Java 代码。

另一个可解决的问题是最常见的死锁情况，在这种情况下，两个线程都在等待对方完成某个操作。

设想一个线程调用a() ，但在获得　 lock1 之后在获得 lock2 之前被剥夺运行权。 第二个线程进入运行，调用 b() ，获得了 lock2 ，但是由于第一个线程占用 lock1 ，所以它无法获得 lock1 ，所以它随后处于等待状态。此时第一个线程被唤醒，它试图获得 lock2 ，但是由于被第二个线程占据，所以无法获得。此时出现死锁。

编译器(或虚拟机)会重新排列请求锁的顺序，使lock1 总是被首先获得，这就消除了死锁。

但是，这种方法对多线程不一定总成功，所以得提供一些方法来自动打破死锁。一个简单的办法就是在等待第二个锁时常释放已获得的锁。

如果等待锁的每个程序使用不同的超时值，就可打破死锁而其中一个线程就可运行。我建议用以下的语法来取代前面的代码：

synchronized语句将永远等待，但是它时常会放弃已获得的锁以打破潜在的死锁可能。在理想情况下，每个重复等待的超时值比前一个相差一随机值。

改进wait() 和 notify()

wait()/ notify() 系统也有一些问题： 无法检测 wait() 是正常返回还是因超时返回。 无法使用传统条件变量来实现处于一个“信号”(signaled)状态。 太容易发生嵌套的监控(monitor)锁定。

超时检测问题可以通过重新定义wait() 使它返回一个 boolean 变量 (而不是 void ) 来解决。一

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