《Java并发编程实战》第十四章 构建自定义的同步工具 读书笔记

一、状态依赖性的管理

有界缓存实现的基类

@ ThreadSafe
public abstract class BaseBoundedBuffer<E> {
       @GuardeBy( "this" ) private final E[] buf;
       @GuardeBy( "this" ) private int tail;
       @GuardeBy( "this" ) private int head;
       @GuardeBy( "this" ) private int count;

       protected BaseBoundedBuffer( int capacity) {
             this .buf = (E[]) new Object[capacity];
      }

       protected synchronized final void doPut(E E) {
            buf[tail] = E;
             if (++tail == buf.length) {
                  tail = 0;
            }
            ++count;
      }

       protected synchronized final E doTake() {
            E E = buf[head];
            buf[head] = null ;
             if (++head == buf.length) {
                  head = 0;
            }
            --count;
             return E;
      }

       public synchronized final boolean isFull() {
             return count == buf.length;
      }

       public synchronized final boolean isEmpty() {
             return count == 0;
      }
}

1 示例：将前提条件的失败传递给调用者

@ ThreadSafe
public class GrumpyBoundedBuffer<V> extends BaseBoundedBuffer<V> {
       public GrumpyBoundedBuffer( int size){
             super (size);
      }
      
       public synchronized void put(V v){
             if (isFull()){
                   throw new BufferFullException ();
            }
            doPut(v);
      }
      
       public synchronized V take(){
             if (isEmpty())
                   throw new BufferEmptyExeption ();
             return doTake();
      }
}

缓存为空或者已满都不是异常情况，使用者必须要捕获这些异常才能进行正确的处理。

       while (true ){
             try {
                  V item = buffer.take();
                   // 对于item执行一些操作
                   break ;
            } catch (BufferEmptyException e) {
                  Thread. sleep(SLEEP_GRANULARITY );
            }
      }

2 示例：通过轮询与休眠来实现简单的阻塞

从上面的代码可以看出，阻塞与出现异常都需要方法的使用者来处理，现在尝试都封装到有界缓存中。

@ ThreadSafe
public class SleepyBoundedBuffer<V> extends BaseBoundedBuffer<V> {
       public SleepyBoundedBuffer( int size) {
             super (size);
      }

       public void put(V v) throws InterruptedException{
             while (true ){
                   synchronized (this ){
                         if (!isFull()){
                              doPut(v);
                               return ;
                        }
                  }
                  Thread.sleep(SLEEP_GRANULARITY);
            }
      }
      
       public V take() throws InterruptedException{
             while (true ){
                   synchronized (this ){
                         if (!isEmpty()){
                               return doTake();
                        }
                  }
                  Thread.sleep(SLEEP_GRANULARITY);
            }
      }
}

3 条件队列

不需要使用while(true)，改为使用wait、notifyAll

@ ThreadSafe
public class BoundedBuffer<V> extends BaseBoundedBuffer<V> {

       // 条件谓词：not-full (!isFull())
       // 条件谓词：not-empty (!isEmpty())
      
       public BoundedBuffer( int size) {
             super (size);
      }
      
       // 阻塞并直道：not-full
       public synchronized void put(V v) throws InterruptedException{
             while (isFull()){
                  wait();
            }
            doPut(v);
            notifyAll();
      }
      
       // 阻塞并直道：not-empty
       public synchronized V take() throws InterruptedException{
             while (isEmpty()){
                  wait();
            }
            V v = doTake();
            notifyAll();
             return v;
      }
}

二、使用条件队列

1 条件谓词

要想正确地使用条件队列，关键是找出对象在哪个条件谓词上等待。

2 过早唤醒

例如：内置条件队列中有多个条件谓语，此时如果调用notifyAll其含义是通知所有wait，但是并不一定所有条件谓语都满足执行条件。

当使用条件等待时（例如Object.wait或Condition.await)：
. 通常都有一个条件谓词--包括一些对象状态的测试，线程在执行前必须首先通过这些测试。
. 在调用wait之前测试条件谓词，并且从wait中返回时再次进行测试。
. 在一个循环中调用wait。
. 确保使用与条件队列相关的锁来保护构成条件谓词的各个状态变量。
. 当调用wait、notify或notifyAll等方法时，一定要持有与条件队列相关的锁。
. 在检查条件谓词之后以及开始执行相应的操作之前，不要释放锁。

3 丢失的信号

已经满足通知的条件发出通知，但是之后才进入阻塞wait状态，所以wait永远等不到在其前面发出的notify。

4 通知
5 示例：阀门类
6 子类的安全问题
7 封装条件队列
8 入口协议与出口协议

三、显式的Condition对象
四、Synchronizer剖析
五、AbstractQueuedSynchronizer
六、java.util.concurrent同步器类中的 AQS
1 ReentrantLock
2 Semaphore与CountDownLatch
3 FutureTask
4 ReentrantReadWriteLock