介绍java处理多线程问题的3中最基本(底层)的工具
在生产,消费模式中最常见的一种形式就为
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消费者
lock
申请资源,没有
等待
unlock
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生产者
lock
生产资源
发现有等待的消费者
唤醒
unlock
这里面出现问题的是第一个地方,那就是在生产者线程等待之后,线程挂起,无法unlock了,由于消费者没有unlock,生产者也无法进入lock,于是死锁产生了。
java有一个最早的解决方案:
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synchronized(obj) {
申请资源
obj.wait();
对资源操作
}
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synchronized(obj) {
查看是否有等待
.........
}
这种方式的所谓obj,其实就维护着一个等待队列,
但是这种方式有一个缺点:不是适用于锁中保持多个等待队列的情况,
例如最典型的生产者,消费者PV模型里面,由于缓冲的大小有限制,而生产者是可能不停生产的,所以生产者也可能阻塞,同时消费者也可能阻塞。生产者有生产者的阻塞队列,消费者有消费者的阻塞队列。
生产者可以看作是一种消耗“空”资源的消费者,而消费者是一种消耗“满”资源的消费者
生产者
lock ------- 1
申请空资源
等待空资源 ------- 2
生产满资源
唤醒等待满资源
unlock -----------3
消费者
lock -----------4
申请满资源
等待满资源 --------- 5
生产空资源
唤醒等待空资源
unlock ---------- 6
上面这个模型1-2 2-3 4-5 5-6都要求是互斥的。但是却有2个等待队列,此时就要ReentrantLock上场了。
ReentrantLock的原理本质上是操作系统的进程调度。它可以new多个Condition,而每一个condition,实际是一个阻塞队列。当condition.await的时候,线程会进入当前condition的阻塞队列。condition.signal的时候,将会从condition的阻塞队列中移除一个线程到就绪队列中去,同时就绪队列中只能有一个线程在运行。
只要new两个condition,上述模型即可满足:每个代码块都是原子操作,同时有2个等待队列的情形。
另外我们还有一个武器是LockSupport的park, unpark操作。
这两个操作表面上很简单,是阻塞线程,唤醒线程,但是它们可以不在lock ... unlock的代码块中。实际上用了int原子操作,内核变量,等待队列3种同步手段实现。
我们考虑地一个模型,如果改为:
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消费者
while(true) {
lock
申请资源
unlock
没有资源
等待 ----------- 注意,这个操作不在lock里面了!!
有资源
做事情
}
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生产者
while(true) {
lock
生产资源
发现有等待的消费者
唤醒
unlock
}
这样,我们就避免了等待操作在lock块中无法释放锁的问题,但是随之而来的问题是,如果在消费者认为没有资源,unlock,准备等待这一瞬间,生产者发现,有线程没有取得资源,唤醒,而后如果消费者等待就会永远等待下去了!
LockSupport的park, unpark之所以实现的这么复杂,就是为了解决这个问题!
如果一个线程在park之前被unpark,那么这个park是无效的!而如果这个线程再次park,那么这第二次park是有效的!
因为LockSupport在内部维持了一个int类型的状态标志,同时还有一个等待队列,用内核对象保护。
以上3个就是我认为最基本的java多线程工具。