Java多线程并发系统中的安全性与公平性

1、Java多线程并且发系统中的安全性与公平性麻孜宁，伊浩，李祥摘耍：多线程MJava 的一个垂耍方.特别有利干在程序中实现并且发任务Jax 提供Thea程.实现纽程的并且 发机制，然.序的并且发执行必定会出现多个线程互斥访何临界资源的局面因而并且发系统解决的关键就是关于临界资源的管理和分配问而在进行临界资源分配时有两方而需要.电即安全性和公平.文中肖先讨论了多线程并且发系统中 的安全性与公平性何.損出安全性与公平件在井发系统中访问临界资源时的重耍.并且经过火车行驶单行腿道的实. 演示各种条件卜的行驶怖况來进一步说明该问.引言：并且发即多道程序在同一CPU上分时运行，实现冬个任务同时执行。但是系统

2、的并且发执行必然会引起线程在访何临界资源时突的产生.即多个线程同一时刻申请访问资源。因而并且发系统需杵要解决的就是关于临界资源的管理和分配。然而在进行临界资源分配时有两方面需要，考虑.即安全性和公平性。文中经过火车行驶单行隧道的实例演示.模拟并且种借况卜所产生的结果来进一步说明并且发系统中安全性与公平性的重要性，fiillUava中关于多线程的并且发控制应该 做到公平性和安全陛的理兼容两方而都不可忽略。并且发系统的概念：并且发fiCPUCPUCPUCPU原理.因此逻狛上的并且行称之为并且发20608013.5bt2,行.本质待点在于各代码块之间的代码是乱序执行的。Java中的多线程并且发执行中

3、的安全性与公平性：Java提供了线程类Threa.其中垂要方法是nmQ 它为Threa类中的start0方法所调用.提供线程所要执行的代码建线程有两种方法：继承Threa类和实现Runnable接口。Java供了线程类Threa-实现了多线程并且发执行机 制.在Java程序并且发执行中.必定会出现女个线程互斥访问临界资源的局面冈而并且发系统許要解决的关犍就是关于临界资源的管理和分配同一时刻只有一个线程能够访问临界资源。然而在进行临界资源分配时有两方而需要考虑.即公平性和安全性。一方关于申请访问临界资源的一切线程要公平关于待.不能关于部分线程优先考虑，使一些线程氏时间独占资源.而使其它的线程进行

4、K时间的等待.得不到资源另一方面，在考虑了公平性的同时，也不能忽略了安全性的考虑.出现某一个线程访问临界资源.致使程序不能正常运行产生严重的后果在Java中关于多线程的并且发控制应该做到公平性和安全性的理想兼容.两方而都不町忽略。并且发系统的公平性使得资源任多线程之间得到相为科学和合理的分配.安全性保证了各线程的正常调度运行.从而使程序顺利地执行结束，完成任务Java中多线程并且发系统的安全性与公平性的具：具体实现,关于于多线程并且发系统中的安全性，应该做好关于临界资源的管理，以及关于其访问情况的监琶，充分保 证在临界资源子来具体说明并且发系统中的公平性和安全性问题。3. 1 问题描述13.

5、2功能实现：LeftTrain.RightTrmn,全性和公平性的备种悄况的实况模拟.说明并且发系统中的公平性与安全性的垂要性。3程序中安全性与公平性的实现：3. 3. 1 流程分析Train,Train（LeftTrainRightTrain）.Train2）关于于 Train 过隧道的控制有三种怙况：只控制LeftTrain和RightTrain线程类的运行.不监控隧道的状态由Tunnel类实现。只保证Train互斥地经过单行隧道（安全性）.由SafeTunnel类实现它继承TTunne1类。Train（安全性），FairTunnelTunnel3关于于界而的控制和存个线程类的建立初始化由

6、SingleLaneTtnmel 实现。4图形界而的动画处理 lIlTtmnelCanvas 类实现。3.2SafeTunnel.java的控制分析LeftTrain. javaRightTrain. java（2示）。The single file tun nel mutual exclusi on of Fig. 2 is con trolle anpursueLEFtTrain an RightTrain two kins of threa compete for the resource (single file tunnel Line),atthrea kins of operati

7、on function run () in,while(true)-while(!isplay. moveLeft(i)： / / not onTunnel-control LeftEnter()：-while(isplay. moveLeft(i)： / / move overrunnelcontro1.LeftExitO：a)LeftTrainRightTrain源。b）使用资源并且实现互斥功能：该函数经过一个整型变量来控制该类线程个数实现.c）判断占用资源的线程是否应该释放资源：、”I 该线程到达自己的释放资源线（B）时就应改释放调该资源。)执行禅放资源的功能.并且唤醒其它一切的线程。安

8、全性保证。在SafeTunneljava中主要实现了资源的互斥访问功能(安全性)。在该资源中设有全局变KnLeft“Right诀别代表各类线程占用资源的个数。程序实现如下所示。synchronize voi LeftEnter() throws interrupteExceptionfwhile(nRightO)wait():nLeft+ ；synchronize voi LeftExit()p Left-：notifyALLO：判断另一类线程是否占用资源：如果“Right0nRight0,一类线程正在占用该资源.这样就挂起木线程。nLeft(nRight)线程继续竞争资源，这样就保证了女线程

9、的延续性。synchronizeJavasynchronizesynchronize方能执行.否则所属线程阻塞本程序就是使用第一种方法來实现关于公共资源的互斥访问。30 I l(waitiight0& & R /ght-turn) wait()：-waitLeft： + nLeft：synchronize voi LeftExit()-rll t：-Righrtum = true：c)-if(nLeft notifyALLO：在这个类中引用了以下几个公共变虽*nLeft, nRight：代表占用资源的同类线程数：waitLeftwaitRight：代表巾请资源的同类线程数：*Rightturn

10、：是一个时间片开关，它实现了两边的两类线程公平地访问资源.两类线程申请资源获得允许 使用权力的时间片就是一列Train 经过单行隧道的时间。挂起线程：忸_Right0RightTramaRight0.RightturnRightTrainLeftTrain 线程。、勺第一个使用资源的LeftTrain线程到达资源释放处时使Rightturn改为true使得LeftTrain线程失申请资源获得允许使用权力。b)释放资源并且唤駁线程：如nLeft(nRight)线程继续竞争资源.这样就保证了女线程的延续性。c)结束语：文中简单模拟火午行驶 *1rTrain(LeftTramRightTrain)i

11、l参考文献：1 J Magee J. Kramer J. Concurrency： State Moels& Java Pro gramsfM. s. 1：Willey publishing oompany, 1999EisenMBSpellmaJlPT,BrownP0,etalClusteranalysisanisplayofgenome-wieexpression patternsA).Proc Natl.Aca.SciUSA,95CJ.USA： Sn199&148631486&3 ua R 0. Hart P E Pattern Classificatin an Scene Analysi MJ. S IJohnWileyanSorts, 1973.4XuYing,OlmanV,XuongClusteringgeneexprexsionatausi