Allen Holub 指出,Java 編程語言的線程模型可能是此語言中最薄弱的部分。它完全不適合實際復雜程序的要求,而且也完全不是面向對象的。本文建議對 Java 語言進行重大修改和補充,以解決這些問題。
Java 語言的線程模型是此語言的一個最難另人滿意的部分。盡管 Java 語言本身就支持線程編程是件好事,但是它對線程的語法和類包的支持太少,只能適用於極小型的應用環境。
關於 Java 線程編程的大多數書籍都長篇累牍地指出了 Java 線程模型的缺陷,並提供了解決這些問題的急救包(Band-Aid/邦迪創可貼)類庫。我稱這些類為急救包,是因為它們所能解決的問題本應是由 Java 語言本身語法所包含的。從長遠來看,以語法而不是類庫方法,將能產生更高效的代碼。這是因為編譯器和 Java 虛擬器 (JVM) 能一同優化程序代碼,而這些優化對於類庫中的代碼是很難或無法實現的。
在我的《 Taming Java Threads》(請參閱 參考資料 )書中以及本文中,我進一步建議對 Java 編程語言本身進行一些修改,以使得它能夠真正解決這些線程編程的問題。本文和我這本書的主要區別是,我在撰寫本文時進行了更多的思考, 所以對書中的提議加以了提高。這些建議只是嘗試性的 -- 只是我個人對這些問題的想法,而且實現這些想法需要進行大量的工作以及同行們的評價。但這是畢竟是一個開端,我有意為解決這些問題成立一個專門的工作組,如果您感興趣,請發 e-mail 到 [email protected]。一旦我真正著手進行,我就會給您發通知。
這裡提出的建議是非常大膽的。有些人建議對 Java 語言規范 (JLS)(請參閱 參考資料 )進行細微和少量的修改以解決當前模糊的 JVM 行為,但是我卻想對其進行更為徹底的改進。
在實際草稿中,我的許多建議包括為此語言引入新的關鍵字。雖然通常要求不要突破一個語言的現有代碼是正確的,但是如果該語言的並不是要保持不變以至於過時的話,它就必須能引入新的關鍵字。為了使引入的關鍵字與現有的標識符不產生沖突,經過細心考慮,我將使用一個 ($) 字符,而這個字符在現有的標識符中是非法的。(例如,使用 $task,而不是 task)。此時需要編譯器的命令行開關提供支持,能使用這些關鍵字的變體,而不是忽略這個美元符號。
task(任務)的概念
Java 線程模型的根本問題是它完全不是面向對象的。面向對象 (OO) 設計人員根本不按線程角度考慮問題;他們考慮的是 同步信息 異步 信息(同步信息被立即處理 -- 直到信息處理完成才返回消息句柄;異步信息收到後將在後台處理一段時間 -- 而早在信息處理結束前就返回消息句柄)。Java 編程語言中的 Toolkit.getImage() 方法就是異步信息的一個好例子。 getImage() 的消息句柄將被立即返回,而不必等到整個圖像被後台線程取回。
這是面向對象 (OO) 的處理方法。但是,如前所述,Java 的線程模型是非面向對象的。一個 Java 編程語言線程實際上只是一個 run() 過程,它調用了其它的過程。在這裡就根本沒有對象、異步或同步信息以及其它概念。
對於此問題,在我的書中深入討論過的一個解決方法是,使用一個 Active_object。 active 對象是可以接收異步請求的對象,它在接收到請求後的一段時間內以後台方式得以處理。在 Java 編程語言中,一個請求可被封裝在一個對象中。例如,你可以把一個通過 Runnable 接口實現的實例傳送給此 active 對象,該接口的 run() 方法封裝了需要完成的工作。該 runnable 對象被此 active 對象排入到隊列中,當輪到它執行時,active 對象使用一個後台線程來執行它。
在一個 active 對象上運行的異步信息實際上是同步的,因為它們被一個單一的服務線程按順序從隊列中取出並執行。因此,使用一個 active 對象以一種更為過程化的模型可以消除大多數的同步問題。
在某種意義上,Java 編程語言的整個 Swing/AWT 子系統是一個 active 對象。向一個 Swing 隊列傳送一條訊息的唯一安全的途徑是,調用一個類似 SwingUtilities.invokeLater() 的方法,這樣就在 Swing 事件隊列上發送了一個 runnable 對象,當輪到它執行時, Swing 事件處理線程將會處理它。
那麼我的第一個建議是,向 Java 編程語言中加入一個 task (任務)的概念,從而將active 對象集成到語言中。( task的概念是從 Intel 的 RMX 操作系統和 Ada 編程語言借鑒過來的。大多數實時操作系統都支持類似的概念。)