Java多線程基礎（三）——Single Threaded Execution模式

Brenner 發布于2019-08-16 12:39 / 1050人閱讀

摘要：門的定義人的定義執行結果分析可以看到，上述類并非線程安全的，因為方法會被多個線程同時調用，且該方法中會修改類字段的值。

一、定義

Single Threaded Execution 是指“以1個線程執行”的意思，有時也稱為Critical Section（臨界區）。

二、模式案例

案例：
假設有三個人，頻繁地通過一扇門，規定每次只能通過一個人，當通過一個人時，程序會將通過的總人次加1，同時記錄該次通過人的姓名和出生地。

門的定義：

public class Gate {
    private int counter = 0;
    private String name = "Nobody";
    private String address = "Nowhere";
    
    public void pass(String name, String address) {
        this.counter++;
        this.name = name;
        this.address = address;
        check();
    }
    private void check() {
        if (name.charAt(0) != address.charAt(0)) {
            System.out.println("***** BROKEN ***** " + toString());
        }
    }
    public String toString() {
        return "No." + counter + ": " + name + ", " + address;
    }
}

人的定義：

public class UserThread extends Thread {
    private final Gate gate;
    private final String myname;
    private final String myaddress;
    public UserThread(Gate gate, String myname, String myaddress) {
        this.gate = gate;
        this.myname = myname;
        this.myaddress = myaddress;
    }
    public void run() {
        System.out.println(myname + " BEGIN");
        while (true) {
            gate.pass(myname, myaddress);
        }
    }
}
?```
*執行：*

public class Main {

public static void main(String[] args) {
    System.out.println("Testing Gate, hit CTRL+C to exit.");
    Gate gate = new Gate();
    new UserThread(gate, "Alice", "Alaska").start();
    new UserThread(gate, "Bobby", "Brazil").start();
    new UserThread(gate, "Chris", "Canada").start();
}

}
?`
結果：

Testing Gate, hit CTRL+C to exit.
Alice BEGIN
Bobby BEGIN
Chris BEGIN
***** BROKEN ***** No.3: Chris, Alaska
***** BROKEN ***** No.3: Chris, Alaska
***** BROKEN ***** No.3: Chris, Alaska
***** BROKEN ***** No.6: Alice, Canada
***** BROKEN ***** No.6: Alice, Canada
***** BROKEN ***** No.6: Alice, Canada
***** BROKEN ***** No.9: Bobby, Brazil
***** BROKEN ***** No.10: Bobby, Alaska

分析：
可以看到，上述Gate類并非線程安全的，因為pass方法會被多個線程同時調用，且該方法中會修改Gate類字段的值。

優化：

//將Gate類變為線程安全的類：
public class Gate {
    private int counter = 0;
    private String name = "Nobody";
    private String address = "Nowhere";
    ?
    public synchronized void pass(String name, String address) {
        this.counter++;
        this.name = name;
        this.address = address;
        check();
    }
    public synchronized String toString() {
        return "No." + counter + ": " + name + ", " + address;
    }
    private void check() {
        if (name.charAt(0) != address.charAt(0)) {
            System.out.println("***** BROKEN ***** " + toString());
        }
    }
}

三、模式講解

角色：
Single Threaded Execution 模式的角色如下：

SharedResource(共享資源)參與者

SharedResource就是多線線程會同時訪問的資源類，該類通常具有2類方法：

①SafeMethod——從多個線程同時調用也不會發生問題的方法
②UnsafeMethod——從多個線程同時調用會發生問題，這類方法需要加以防護，指定只能由單線程訪問區域，即臨界區（critical section）。

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