"这篇内容主要讨论的是中等规模的并发程序设计,由温绍锦撰写。随着硬件步入多核时代,软件设计也需适应变化,包括优化的并发程序设计框架如executor、future、blocking queue,以及更易用的并发算法和数据结构。作者预测这一变革将持续到2012年,使并发编程变得普遍。文章涵盖了线程的类型和映射模型,如用户线程、内核线程和轻量级进程,并提到了Java线程在不同操作系统下的实现方式。此外,还讨论了操作系统线程标准,如POSIX Thread (PThread)、Win32 Threads和Solaris Threads。同时,文章深入讲解了同步原语,如线程特定存储(ThreadLocal)和Monitor,以及条件变量(Condition)在并发控制中的作用。"
在中等规模的并发程序设计中,面临的关键挑战是如何有效地利用多核硬件的计算能力。为了应对这一挑战,开发者需要掌握新的设计策略和技术。例如,executor框架允许任务的异步执行和管理,future模式则提供了获取异步结果的机制,而blocking queue则作为线程间的通信工具,简化了并发操作。
线程是并发程序设计的基础,文章区分了用户线程、内核线程和轻量级进程。在不同的操作系统上,线程的映射模型有所不同,如Java在Windows上采用1:1映射,而在Linux(尤其是使用NPTL的2.6内核)和Solaris上则可能使用M:N模型。这些模型影响着线程的创建、调度和销毁的效率。
操作系统线程标准对于跨平台编程至关重要。POSIX Thread(PThread)是最广泛使用的线程库,符合这一标准的线程可以在多种Unix和Linux系统上运行。Win32 Threads提供了丰富的线程通信API,适用于Windows环境。而Solaris Threads则专为Solaris操作系统设计。
同步原语是并发编程中防止数据竞争的关键。线程特定存储(ThreadLocal)允许每个线程拥有独立的数据副本,减少了共享状态的复杂性。Monitor是Java中实现线程同步的重要手段,通过synchronized关键字和Object的方法实现,但Java内置的Monitor缺少条件变量(Condition)的功能,这在其他并发框架中是常见的。
条件变量是并发控制的另一个核心元素,它允许线程等待某个条件满足后再继续执行,通常与锁配合使用。Object类隐含包含一个条件变量,提供了wait、notify和notifyAll方法来控制线程的协作。
中等规模的并发程序设计需要对多核架构的理解,熟悉不同操作系统上的线程模型,以及精通各种同步原语和并发控制机制。掌握这些知识将有助于开发者编写出高效且可扩展的并发应用程序,适应不断增长的硬件并行处理需求。