关于解决 Java 编程语言线程问题的建议

核心提示：java 编程语言的线程模型可能是此语言中最薄弱的部分，它完全不适合实际复杂程序的要求，关于解决 Java 编程语言线程问题的建议，而且也完全不是面向对象的，本文建议对 Java 语言进行重大修改和补充，请参考我的书中第九章的基于类方法，再看以下的 file_io 类，以解决这些问题，Java 语言的线程模型是此语言的

　　java 编程语言的线程模型可能是此语言中最薄弱的部分。它完全不适合实际复杂程序的要求，而且也完全不是面向对象的。本文建议对 Java 语言进行重大修改和补充，以解决这些问题。
　　
　　Java 语言的线程模型是此语言的一个最难另人满足的部分。尽管 Java 语言本身就支持线程编程是件好事，但是它对线程的语法和类包的支持太少，只能适用于极小型的应用环境。
　　
　　关于 Java 线程编程的大多数书籍都长篇累牍地指出了 Java 线程模型的缺陷，并提供了解决这些问题的急救包(Band-Aid/邦迪创可贴)类库。我称这些类为急救包，是因为它们所能解决的问题本应是由Java 语言本身语法所包含的。从长远来看，以语法而不是类库方法，将能产生更高效的代码。这是因为编译器和Java 虚拟器 (JVM) 能一同优化程序代码，而这些优化对于类库中的代码是很难或无法实现的。
　　
　　Java 编程语言本身进行一些修改，以使得它能够真正解决这些线程编程的问题。本文和我这本书的主要区别是，我在撰写本文时进行了更多的思考,所以对书中的提议加以了提高。这些建议只是尝试性的 --只是我个人对这些问题的想法，而且实现这些想法需要进行大量的工作以及同行们的评价。但这是究竟是一个开端，我有意为解决这些问题成立一个专门的工作组，假如您感爱好，请发 e-mail 到 threading@holub.com。一旦我真正着手进行，我就会给您发通知。
　　
　　这里提出的建议是非常大胆的。有些人建议对 Java语言规范 (JLS)（请参阅参考资料）进行细微和少量的修改以解决当前模糊的JVM 行为，但是我却想对其进行更为彻底的改进。
　　
　　在实际草稿中，我的许多建议包括为此语言引入新的要害字。虽然通常要求不要突破一个语言的现有代码是正确的，但是假如该语言的并不是要保持不变以至于过时的话，它就必须能引入新的要害字。为了使引入的要害字与现有的标识符不产生冲突，经过细心考虑，我将使用一个($) 字符，而这个字符在现有的标识符中是非法的。(例如，使用$task， 而不是 task)。此时需要编译器的命令行开关提供支持，能使用这些要害字的变体，而不是忽略这个美元符号。
　　
　　task（任务）的概念
　　Java
　　线程模型的根本问题是它完全不是面向对象的。面向对象 (OO) 设计人员根本不按线程角度考虑问题；他们考虑的是同步信息异步信息（同步信息被立即处理--直到信息处理完成才返回消息句柄；异步信息收到后将在后台处理一段时-- 而早在信息处理结束前就返回消息句柄）。Java 编程语言中的Toolkit.getImage() 方法就是异步信息的一个好例子。getImage()的消息句柄将被立即返回，而不必等到整个图像被后台线程取回。
　　
　　这是面向对象 (OO) 的处理方法。但是，如前所述，Java的线程模型是非面向对象的。一个 Java 编程语言线程实际上只是一个
　　
　　run() 过程，它调用了其它的过程。在这里就根本没有对象、异步或同步信息以及其它概念。对于此问题，在我的书中深入讨论过的一个解决方法是，使用一个Active_object。 active对象是可以接收异步请求的对象，它在接收到请求后的一段时间内以后台方式得以处理。在Java 编程语言中，一个请求可被封装在一个对象中。例如，你可以把一个通过Runnable接口实现的实例传送给此 active 对象，该接口的 run()方法封装了需要完成的工作。该 runnable 对象被此 active 对象排入到队列中，当轮到它执行时，active 对象使用一个后台线程来执行它。
　　
　　在一个 active 对象上运行的异步信息实际上是同步的，因为它们被一个单一的服务线程按顺序从队列中取出并执行。因此，使用一个active 对象以一种更为过程化的模型可以消除大多数的同步问题。
　　
　　在某种意义上，Java 编程语言的整个 Swing/AWT 子系统是一个 active对象。向一个 Swing 队列传送一条讯息的唯一安全的途径是，调用一个类似SwingUtilities.invokeLater() 的方法，这样就在 Swing 事件队列上发送了一个 runnable 对象，当轮到它执行时，Swing 事件处理线程将会处理它。
　　
　　那么我的第一个建议是，向 Java 编程语言中加入一个 task（任务）的概念，从而将active 对象集成到语言中。( task的概念是从 Intel 的 RMX操作系统和 Ada 编程语言借鉴过来的。大多数实时操作系统都支持类似的概念。）
　　
　　一个任务有一个内置的 active 对象分发程序，并自动治理那些处理异步信息的全部机制。
　　
　　定义一个任务和定义一个类基本相同，不同的只是需要在任务的方法前加一个asynchronous 修饰符来指示 active 对象的分配程序在后台处理这些方法。请参考我的书中第九章的基于类方法，再看以下的 file_io 类，它使用了在《Taming Java Threads》中所讨论的 Active_object类来实现异步写操作：
　　
　　　　interface Exception_handler
　　　　{　 void handle_exception( Throwable e );
　　　　}
　　
　　　　class File_io_task
　　　　{　 Active_object dispatcher = new Active_object();
　　
　　　　　　final OutputStream　　　file;
　　　　　　final Exception_handler handler;
　　
　　　　　　File_io_task( String file_name, Exception_handler handler )
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　throws IOException
　　　　　　{　 file = new FileOutputStream( file_name );
　　　　　　　　this.handler = handler;
　　　　　　}
　　
　　　　　　public void write( final byte[] bytes )
　　　　　　{
　　　　　　　　// The following call asks the active-object dispatcher
　　　　　　　　// to enqueue the Runnable object on its request
　　　　　　　　// queue. A thread associated with the active object
　　　　　　　　// dequeues the runnable objects and executes them
　　　　　　　　// one at a time.
　　
　　　　　　　　dispatcher.dispatch
　　　　　　　　(　 new Runnable()
　　　　　　　　　　{　 public void run()
　　　　　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　　　　　try
　　　　　　　　　　　　　　{　 byte[] copy new byte[ bytes.length ];
　　　　　　　　　　　　　　　　System.arrayCopy(　 bytes,　0,
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　copy,　 0,
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　bytes.length );
　　　　　　　　　　　　　　　　file.write( copy );
　　　　　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　　　　　　　catch( Throwable PRoblem )
　　　　　　　　　　　　　　{　 handler.handle_exception( problem );
　　　　　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　　　}
　　　　　　　　);
　　　　　　}
　　　　}
　　所有的写请求都用一个 dispatch() 过程调用被放在 active-object的输入队列中排队。