Question

java 多进程并发控制怎么做?

如题。

a.class在执行时如何保证a.class不能再被当成新进程执行？
a.class在执行时如何在其他进程运行a.class时开启一个线程来完成另一个进程的任务，却不新建进程？
我知道利用读写文件和剪贴板可以，但是这样做负面影响太大，并且达不到我做这个东西的目的。

其实这就是一个进程间通信的问题。

bearfig谢谢你，但是你的回答是针对线程的。对我很有帮助但是不能解决眼前的问题。

Answer 1

进程间的通讯无非就是读写文件，socket通讯或者使用共享内存。

你不想用读写文件的方式，那就用共享内存或者socket通讯的方式。我个人觉得用socket比较简单，也许是因为我对socket比较熟悉。

下面是一篇java实现共享内存的文章，java没法管理内存，其实他也是靠创建映像文件来实现的。

共享内存在java中的实现
在jdk1.4中提供的类MappedByteBuffer为我们实现共享内存提供了较好的方法。该缓冲区实际上是一个磁盘文件的内存映像。二者的变化将保持同步，即内存数据发生变化会立刻反映到磁盘文件中，这样会有效的保证共享内存的实现。
将共享内存和磁盘文件建立联系的是文件通道类：FileChannel。该类的加入是JDK为了统一对外部设备（文件、网络接口等）的访问方法，并且加强了多线程对同一文件进行存取的安全性。例如读写操作统一成read和write。这里只是用它来建立共享内存用，它建立了共享内存和磁盘文件之间的一个通道。
打开一个文件建立一个文件通道可以用RandomAccessFile类中的方法getChannel。该方法将直接返回一个文件通道。该文件通道由于对应的文件设为随机存取文件，一方面可以进行读写两种操作，另一方面使用它不会破坏映像文件的内容（如果用FileOutputStream直接打开一个映像文件会将该文件的大小置为0，当然数据会全部丢失）。这里，如果用 FileOutputStream和FileInputStream则不能理想的实现共享内存的要求，因为这两个类同时实现自由的读写操作要困难得多。
下面的代码实现了如上功能，它的作用类似UNIX系统中的mmap函数。
// 获得一个只读的随机存取文件对象
RandomAccessFile RAFile = new RandomAccessFile(filename,"r");
// 获得相应的文件通道
FileChannel fc = RAFile.getChannel();
// 取得文件的实际大小，以便映像到共享内存
int size = (int)fc.size();
// 获得共享内存缓冲区，该共享内存只读
MappedByteBuffer mapBuf = fc.map(FileChannel.MAP_RO,0,size);
// 获得一个可读写的随机存取文件对象
RAFile = new RandomAccessFile(filename,"rw");
// 获得相应的文件通道
fc = RAFile.getChannel();
// 取得文件的实际大小，以便映像到共享内存
size = (int)fc.size();
// 获得共享内存缓冲区，该共享内存可读写
mapBuf = fc.map(FileChannel.MAP_RW,0,size);
// 获取头部消息：存取权限
mode = mapBuf.getInt();
如果多个应用映像同一文件名的共享内存，则意味着这多个应用共享了同一内存数据。这些应用对于文件可以具有同等存取权限，一个应用对数据的刷新会更新到多个应用中。
为了防止多个应用同时对共享内存进行写操作，可以在该共享内存的头部信息加入写操作标志。该共享内存的头部基本信息至少有：
int Length； // 共享内存的长度。
int mode; // 该共享内存目前的存取模式。

共享内存的头部信息是类的私有信息，在多个应用可以对同一共享内存执行写操作时，开始执行写操作和结束写操作时，需调用如下方法：
public boolean StartWrite()
{
if(mode == 0) { // 标志为0，则表示可写
mode = 1; // 置标志为1，意味着别的应用不可写该共享内存
mapBuf.flip();
mapBuf.putInt(mode); // 写如共享内存的头部信息
return true;
}
else {
return false; // 指明已经有应用在写该共享内存，本应用不可写该共享内存
}
}
public boolean StopWrite()
{
mode = 0; // 释放写权限
mapBuf.flip();
mapBuf.putInt(mode); // 写入共享内存头部信息
return true;
}

这里提供的类文件mmap.java封装了共享内存的基本接口，读者可以用该类扩展成自己需要的功能全面的类。

如果执行写操作的应用异常中止，那么映像文件的共享内存将不再能执行写操作。为了在应用异常中止后，写操作禁止标志自动消除，必须让运行的应用获知退出的应用。在多线程应用中，可以用同步方法获得这样的效果，但是在多进程中，同步是不起作用的。方法可以采用的多种技巧，这里只是描述一可能的实现：采用文件锁的方式。写共享内存应用在获得对一个共享内存写权限的时候，除了判断头部信息的写权限标志外，还要判断一个临时的锁文件是否可以得到，如果可以得到，则即使头部信息的写权限标志为1（上述），也可以启动写权限，其实这已经表明写权限获得的应用已经异常退出，这段代码如下：
// 打开一个临时的文件，注意同一共享内存，该文件名要相同，可以在共享文件名后加后缀“.lock”。
RandomAccessFile fis = new RandomAccessFile("shm.lock","rw");
// 获得文件通道
FileChannel lockfc = fis.getChannel();
// 获得文件的独占锁，该方法不产生堵塞，立刻返回
FileLock flock = lockfc.tryLock();
// 如果为空，则表明已经有应用占有该锁
if(flock == null) {
...// 不能执行写操作
}
else {
...// 可以执行写操作
}
该锁会在应用异常退出后自动释放，这正是该处所需要的方法。

Answer 2

在Doug lea的那本著名的《Java并发编程—设计原则与模式》，英文名"Concurrent Programming in Java™: Design Principles and Patterns, Second Edition"，书中提到可以用信号量Semaphore实现互斥锁Mutex。虽然java中是通过synchronize关键字提供锁，并用这个基础设施实现信号量的。在有的系统中只有信号量这一原语，锁是通过信号量实现的。代码如下：

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class Mutex ...{
private Semaphore s = new Semaphore(1);

public void acquire() throws InterruptedException ...{
s.acquire();
}
public void release()...{
s.release();
}
public boolean attempt(int ms) throws InterruptedException ...{
return s.tryAcquire(ms);
}
}

上面的代码只能在java5中编译通过，因为Semaphore是在java5中才提供的。我在读上面的代码时有疑问。因为如果错误的连续调用release两次，然后两个线程都调用acquire，岂不是这两个线程都可以同时运行，从而违背了互斥锁的定义？为了证明我的猜测，写了如下的代码：

public class TestMutex ...{
public static void main(String[] args) throws InterruptedException...{
Mutex mutex=new Mutex();
mutex.acquire();
mutex.release();
mutex.release();
new MyThread(mutex).start();
new MyThread(mutex).start();
}

}

class MyThread extends Thread...{
private Mutex mutex;

public MyThread(Mutex mutex) ...{
this.mutex=mutex;
}

public void run()...{
try ...{
mutex.acquire();
} catch (InterruptedException e1) ...{
throw new RuntimeException(e1);
}
for(int i=0;i<10;i++)...{
System.out.print(i);
if(i%3==0)...{
try ...{
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) ...{
e.printStackTrace();
}
}
}
mutex.release();
}
}

该程序的输出如下：
00123123456456789789
从而证实了我的猜测。

作为对比，下面是采用synchronized关键字的互斥锁方案：
public class TestLock ...{
public static void main(String[] args) throws InterruptedException...{
new MyThread2().start();
new MyThread2().start();
}

}

class MyThread2 extends Thread...{
public void run()...{
synchronized(TestLock.class)...{
for(int i=0;i<10;i++)...{
System.out.print(i);
if(i%3==0)...{
try ...{
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) ...{
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
}

该程序的输出如下：
01234567890123456789
可见两个线程确实互斥运行。

这个问题产生的原因是虽然在Mutex的定义中"private Semaphore s = new Semaphore(1)"，也就是该信号量的初始permits是1，但是在此后每次调用release方法都会导致permits加一。如果能限制permits最大值1，最小值0，那就是真正的Mutex了。

Answer 3

第一，JVM中没有进程的概念。所有都是线程。请复习概念。

如果是同一个JVM中线程的通讯，参见一楼，我不再浪费口水。

如果是不同JVM间的通讯，首先要问你自己为什么需要两个JVM。这不是通常的情况。一般都不需要这么做，除非你写游戏client-server。

如果确定需要，采用subscribe模型异步通讯，或采用TCP直连同步通讯。直连时使用java.nio不要使用java.io。