JAVA并发编程(十三)

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写在前面的话

时隔很久的一篇文章，感觉都要淡忘了。
本章主要在分析synchronizer的实现，读得很晦涩，感觉近期不太适合读这种文章…

构建自定义的同步工具

管理状态依赖性

通常的可阻塞状态的代码如下所示

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void blockingAction() throws InterruptedException{
    acquire lock
    while(codition is not hold){
        release lock
        wait until condition hold
        option failed
        reacquire lock
    }
    perform hold
    reacquire lock
}

示例

有限缓存的条件队列

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public synchronized void put(V v) throw InterruptException{
    while (isFull()){
        wait();
    }
    doPut(v);
    notifyAll();
}

此处还可以使用一个时限版本的的wait，用于超时返回

使用条件队列

识别条件谓词

条件谓词是先验条件的第一站，它在一个操作与状态之间建立起依赖关系。

例如，在有限缓存中，只有缓存不为空，才能执行take操作

过早的唤醒

在被唤醒后，还需要再检查一下条件谓词

  • 永远设置一个条件谓词
  • 永远在调用wait前检查条件谓词，并在wait返回后再次测试
  • 永远在循环中调用wait
  • 确保构成条件谓词的状态变量被锁所保护
  • 当调用wait,notify或者notifyAll时，要持有与条件队列相关的锁，并且在条件谓词检查与完成任务之间不要释放锁

丢失的信号

严格按照规范，不会出现丢失信号

通知

当执行wait时，一定要确保有人会notify

只有满足下述条件时，notify才会优于notifyAll

  • 相同的等待者
  • 只有一个条件谓词与条件队列相关
  • 每个线程从wait后返回相同的逻辑
  • 一进一出
  • 一个对条件变量的通知，至多只执行一个线程

一种对notifyAll的优化是依据条件的通知

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public synchronized void put(V v) throws InterruptedException{
    while(isFull()){
        wait();
    }
    bool wasEmpty = isEmpty();
    doPut(v);
    if(wasEmpty){
        notifyAll();
    }
}

示例：阀门类

一个可重关闭的ThreadGate

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@ThreadSafe
public class ThreadGate {
    @GuardedBy("this")
    private boolean isOpen;

    @GuardedBy("this")
    private int generation;

    public synchronized void close() {
        isOpen = false;
    }

    public synchronized void open() {
        generation++;
        isOpen = true;
        notifyAll();
    }

    public synchronized void await() throws InterruptedException {
        int arrivalGenerataion = generation;
        while (!isOpen && arrivalGenerataion == generation) {
            wait();

        }
    }
}

子类的安全问题

一个依赖于状态的类，要么完全将文档和等待通知文档化给子类，要么设置为final禁止子类化

封装条件队列

通常，最好是将条件队列封装起来，这样在使用它时不会被非法使用。

入口协议和出口协议

入口协议：操作的条件谓词

出口协议：检查任何被操作改变的条件状态变量，确认它是否引起其他一些条件谓词变为真，如果是，通知相关的条件队列。

显式的condition对象

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public interface Condition{
    void await() throws InterruptedException;
    boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException;
    boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException;
    
    void signal();
    void signalAll();
}

剖析Synchronizer

一个重要的基类 AbstractQueuedSynchronizer（AQS），构建锁和同步的一个框架