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详细介绍Java信号量模型实际应用手册

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 Java信号量模型需要我们不断的进行学习,在学习的时候会有不少的问题阻碍着我们。下面我们就来看看同步锁模型只是最简单的同步模型。同一时刻,只有一个线程能够运行同步代码。

  有的时候,我们希望处理更加复杂的同步模型,比如生产者/消费者模型、读写同步模型等。这种情况下,同步锁模型就不够用了。我们需要一个新的模型。这就是我们要讲述的Java信号量模型。

  Java信号量模型的工作方式如下:线程在运行的过程中,可以主动停下来,等待某个Java信号量模型的通知;这时候,该线程就进入到该信号量的待召(Waiting)队列当中;等到通知之后,再继续运行。

  很多语言里面,同步锁都由专门的对象表示,对象名通常叫Monitor。同样,在很多语言中,Java信号量模型通常也有专门的对象名来表示,比如,Mutex,Semphore。

  Java信号量模型要比同步锁模型复杂许多。一些系统中,信号量甚至可以跨进程进行同步。另外一些信号量甚至还有计数功能,能够控制同时运行的线程数。

  我们没有必要考虑那么复杂的模型。所有那些复杂的模型,都是最基本的模型衍生出来的。只要掌握了最基本的信号量模型——“等待/通知”模型,复杂模型也就迎刃而解了。

  我们还是以Java语言为例。Java语言里面的同步锁和Java信号量模型概念都非常模糊,没有专门的对象名词来表示同步锁和信号量,只有两个同步锁相关的关键字——volatile和synchronized。

  这种模糊虽然导致概念不清,但同时也避免了Monitor、Mutex、Semphore等名词带来的种种误解。我们不必执着于名词之争,可以专注于理解实际的运行原理。

  在Java语言里面,任何一个Object Reference都可以作为同步锁。同样的道理,任何一个Object Reference也可以作为Java信号量模型。

  Object对象的wait()方法就是等待通知,Object对象的notify()方法就是发出通知。

  具体调用方法为

  (1)等待某个Java信号量模型的通知

  public static final Object signal = new Object();

  … f1() {

  synchronized(singal) { // 首先我们要获取这个信号量。这个信号量同时也是一个同步锁

  // 只有成功获取了signal这个信号量兼同步锁之后,我们才可能进入这段代码

  signal.wait(); // 这里要放弃信号量。本线程要进入signal信号量的待召(Waiting)队列

  // 可怜。辛辛苦苦争取到手的Java信号量模型,就这么被放弃了

  // 等到通知之后,从待召(Waiting)队列转到就绪(Ready)队列里面

  // 转到了就绪队列中,离CPU核心近了一步,就有机会继续执行下面的代码了。

  // 仍然需要把signal同步锁竞争到手,才能够真正继续执行下面的代码。命苦啊。

  需要注意的是,上述代码中的signal.wait()的意思。signal.wait()很容易导致误解。signal.wait()的意思并不是说,signal开始wait,而是说,运行这段代码的当前线程开始wait这个signal对象,即进入signal对象的待召(Waiting)队列。

  (2)发出某个Java信号量模型的通知

  … f2() {

  synchronized(singal) { // 首先,我们同样要获取这个信号量。同时也是一个同步锁。

  // 只有成功获取了signal这个信号量兼同步锁之后,我们才可能进入这段代码

  signal.notify(); // 这里,我们通知signal的待召队列中的某个线程。

  // 如果某个线程等到了这个通知,那个线程就会转到就绪队列中

  // 但是本线程仍然继续拥有signal这个同步锁,本线程仍然继续执行

  // 嘿嘿,虽然本线程好心通知其他线程,

  // 但是,本线程可没有那么高风亮节,放弃到手的同步锁

  // 本线程继续执行下面的代码

  需要注意的是,signal.notify()的意思。signal.notify()并不是通知signal这个对象本身。而是通知正在等待signal信号量的其他线程。

  以上就是Object的wait()和notify()的基本用法。

  实际上,wait()还可以定义等待时间,当线程在某Java信号量模型的待召队列中,等到足够长的时间,就会等无可等,无需再等,自己就从待召队列转移到就绪队列中了。

  另外,还有一个notifyAll()方法,表示通知待召队列里面的所有线程。这些细节问题,并不对大局产生影响。
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