Java线程

在Java中，每个线程的创建和控制都是由java.lang.Thread类的独特对象实现的。一个独立 的应用运行时，会自动创建一个用户线程，执行main()方法。这个线程叫作主线程。 在Java中，实现线程有以下两种方式：

•  通过实现java.lang.Runnable接口；
•  通过扩展java.lang.Thread类。

死锁及死锁的预防

死锁（deadlock）是这样一种情形：第一个线程在等待第二个线程持有的某个对象锁，而第 二个线程又在等待第一个线程持有的对象锁（或是由两个以上线程形成的类似情形）。由于每个线程都在等其他线程释放锁，以致每个线程都会一直这么等下去。于是，这些线程就陷入了所谓 的死锁。 死锁的出现必须同时满足以下四个条件。

• (1) 互斥：某一时刻只有一个进程能访问某一资源。（或者，更准确地说，对某一资源的访问 有限制。若资源数量有限，也可能出现死锁。）

• (2) 持有并等待：已持有某一资源的进程不必释放当前拥有的资源，就能要求更多的资源。

• (3) 没有抢占：一个进程不能强制另一个进程释放资源。

• (4) 循环等待：两个或两个以上的进程形成循环链，每个进程都在等待循环链中另一进程持 有的资源。

若要预防死锁，只需避免上述任一条件，但这很棘手，因为其中有些条件很难满足。比如， 想要避免条件1就很困难，因为许多资源同一时刻只能被一个进程使用（如打印机）。大部分预防 死锁的算法都把重心放在避免条件4即循环等待上。

16.1 线程和进程有何区别？（第 103 页）

解法

进程和线程彼此有关联，但两者有着根本上的不同。

进程可以看作是程序执行时的实例，是一个分配了系统资源（比如CPU时间和内存）的独立实体。每个进程都在各自独立的地址空间里执行，一个进程无法访问另一个进程的变量和数据结 构。如果一个进程想要访问其他进程的资源，就必须使用进程间通信机制，包括管道、文件、套接字（socket）及其他形式。

线程存在于进程中，共享进程的资源（包括它的堆空间）。同一进程里的多个线程将共享同 一个堆空间。这跟进程大不相同，一个进程不能直接访问另一个进程的内存。不过，每个线程仍然会有自己的寄存器和栈，而其他线程可以读写堆内存。

线程是进程的某条执行路径。当某个线程修改进程资源时，其他兄弟线程就会立即看到由此 产生的变化。

16.3 在著名的哲学家就餐问题中，一群哲学家围坐在圆桌周围，每两位哲学家之间有一 根筷子。每位哲学家需要两根筷子才能用餐，并且一定会先拿起左手边的筷子，然后才会去拿 右手边的筷子。如果所有哲学家在同一时间拿起左手边的筷子，就有可能造成死锁。请使用线 程和锁，编写代码模拟哲学家就餐问题，避免出现死锁。（第 103 页）

如果所有哲学家都拿起左手边的一根筷子，并都等着拿右手边的另一根筷子，运行上面的代 码就可能造成死锁。

为了防止发生死锁，我们的实现可以采用如下策略：如有哲学家拿不到右手边的筷子，就让 他放下已拿到的左手边的筷子。

在上面的代码里，要确保拿不到右手边的筷子时就要放下左手边的筷子；如果手上根本没有 筷子，就不该调用putDown()。

16.4 设计一个类，只有在不可能发生死锁的情况下，才会提供锁。（第 103 页）

防止死锁有几种常见的方法，其中常用的做法之一是，要求进程事先声明它需要哪些锁。

这个类需要一个 declare 方法， 线程和进程会以该方法声明它们请求资源的顺序。 这个 declare方法将迭代访问声明顺序，将邻近的每对元素(v, w)加到图里。然后，它会检查是否存 在环。如果存在环，它就会原路返回，从图中移除这些边，然后退出

：如何检测有无环？我们可以通过对每个连接起来的部分（也就 是图中每个连接在一起的部分）执行深度优先搜索来检测有没有环。也有算法能选择图中所有连 接的部分，但那样就会更复杂了。就此题而言，还没必要复杂到这个程度。

我们可以确定，如果出现了环，就表明是某一条新加入的边造成的。

进程间通信

本地进程间通信的方式有很多，可以总结为下面四类：

• 消息传递（管道、FIFO、消息队列）
• 同步（互斥量、条件变量、读写锁、文件和写记录锁、信号量）
• 共享内存（匿名的和具名的）
• 远程过程调用（Solaris门和Sun RPC）