Java理论与实践: 并发在一定程度上使一切变得简单

当项目中需要 XML 解析器、文本索引程序和搜索引擎、正则表达式编译器、 XSL 处理器或 PDF 生成器时,我们中大多数人从不会考虑自己去编写这些实用 程序。每当需要这些设施时,我们会使用商业实现或开放源码实现来执行这些任 务原因很简单 ― 现有实现工作得很好,而且易于使用,自己编写这些实用程序 会事倍功半,或者甚至得不到结果。作为软件工程师,我们更愿意遵循艾萨克 ・牛顿的信念 ― 站在巨人的肩膀之上,有时这是可取的,但并不总是这 样。(在 Richard Hamming 的 Turing Award 讲座中,他认为计算机科学家的 “自立”要更可取。)

探究重复发明“车轮”之 原因

对于一些几乎每个服务器应用程序都需要的低级应用程序框架服务 (如日志记录、数据库连接合用、高速缓存和任务调度等),我们看到这些基本 的基础结构服务被一遍又一遍地重写。为什么会发生这种情况?因为现有的选择 不够充分,或者因为定制版本要更好些或更适合手边的应用程序,但我认为这是 不必要的。事实上,专为某个应用程序开发的定制版本常常并不比广泛可用的、 通用的实现更适合于该应用程序,也许会更差。例如,尽管您不喜欢 log4j,但 它可以完成任务。尽管自己开发的日志记录系统也许有一些 log4j 所缺乏的特 定特性,但对于大多数应用程序,您很难证明,一个完善的定制日志记录包值得 付出从头编写的代价,而不使用现有的、通用的实现。可是,许多项目团队最终 还是自己一遍又一遍地编写日志记录、连接合用或线程调度包。

表面上 看起来简单

我们不考虑自己去编写 XSL 处理器的原因之一是,这将花费 大量的工作。但这些低级的框架服务表面上看起来简单,所以自己编写它们似乎 并不困难。然而,它们很难正常工作,并不象开始看起来那样。这些特殊的 “轮子”一直处在重复发明之中的主要原因是,在给定的应用程序中 ,往往一开始对这些工具的需求非常小,但当您遇到了无数其它项目中也存在的 同样问题时,这种需求会逐渐变大。理由通常象这样:“我们不需要完善 的日志记录/调度/高速缓存包,只需要一些简单的包,所以只编写一些能达到 我们目的的包,我们将针对自己特定的需求来调整它”。但情况往往是, 您很快扩展了所编写的这个简单工具,并试图添加再添加更多的特性,直到编写 出一个完善的基础结构服务。至此,您通常会执著于自己所编写的程序,无论它 是好是坏。您已经为构建自己的程序付出了全部的代价,所以除了转至通用的实 现所实际投入的迁移成本之外,还必须克服这种“已支付成本”的障 碍。

并发构件的价值所在

编写调度和并发基础结构类的确要比看上去难。Java 语言提供了一组有用的 低级同步原语: wait() 、 notify() 和 synchronized ,但具体使用这些原语 需要一些技巧,需要考虑性能、死锁、公平性、资源管理以及如何避免线程安全 性方面带来的危害等诸多因素。并发代码难以编写,更难以测试 ― 即使专家有 时在第一次时也会出现错误。 Concurrent Programming in Java(请参阅 参考 资料)的作者 Doug Lea 编写了一个极其优秀的、免费的并发实用程序包,它包 括并发应用程序的锁、互斥、队列、线程池、轻量级任务、有效的并发集合、原 子的算术操作和其它基本构件。人们一般称这个包为 util.concurrent (因为 它实际的包名很长),该包将形成 Java Community Process JSR 166 正在标准 化的 JDK 1.5 中 java.util.concurrent 包的基础。同时, util.concurrent 经过了良好的测试,许多服务器应用程序(包括 JBoss J2EE 应用程序服务器) 都使用这个包。

填补空白

核心 Java 类库中略去了一组有用的高级同步工具(譬如互斥、信号和阻塞 、线程安全集合类)。Java 语言的并发原语 ― synchronization 、 wait() 和 notify() ― 对于大多数服务器应用程序的需求而言过于低级。如果要试图 获取锁,但如果在给定的时间段内超时了还没有获得它,会发生什么情况?如果 线程中断了,则放弃获取锁的尝试?创建一个至多可有 N 个线程持有的锁?支 持多种方式的锁定(譬如带互斥写的并发读)?或者以一种方式来获取锁,但以 另一种方式释放它?内置的锁定机制不直接支持上述这些情形,但可以在 Java 语言所提供的基本并发原语上构建它们。但是这样做需要一些技巧,而且容易出 错。

服务器应用程序开发人员需要简单的设施来执行互斥、同步事件响应、跨活 动的数据通信以及异步地调度任务。对于这些任务,Java 语言所提供的低级原 语很难用,而且容易出错。 util.concurrent 包的目的在于通过提供一组用于 锁定、阻塞队列和任务调度的类来填补这项空白,从而能够处理一些常见的错误 情况或者限制任务队列和运行中的任务所消耗的资源。

时间: 2024-09-20 05:38:27

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