Java中同步的基本概念監視器–最簡單粗暴的理解方法


大學有一門課程叫操作系統,學習過的同學應該都記得,監視器是操作系統實現同步的重要基礎概念,同樣它也用在JAVA的線程同步中,這篇文章用一種類推的思想解釋監視器”monitor”。

1.什么是監視器

監視器可以看做是經過特殊布置的建築,這個建築有一個特殊的房間,該房間通常包含一些數據和代碼,但是一次只能一個消費者(thread)使用此房間,

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當一個消費者(線程)使用了這個房間,首先他必須到一個大廳(Entry Set)等待,調度程序將基於某些標准(e.g. FIFO)將從大廳中選擇一個消費者(線程),進入特殊房間,如果這個線程因為某些原因被“掛起”,它將被調度程序安排到“等待房間”,並且一段時間之后會被重新分配到特殊房間,按照上面的線路,這個建築物包含三個房間,分別是“特殊房間”、“大廳”以及“等待房間”。

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簡單來說,監視器用來監視線程進入這個特別房間,他確保同一時間只能有一個線程可以訪問特殊房間中的數據和代碼。

2.JAVA中監視器的實現

在JAVA虛擬機中,每個對象(Object和class)通過某種邏輯關聯監視器,為了實現監視器的互斥功能,每個對象(Object和class)都關聯着一個鎖(有時也叫“互斥量”),這個鎖在操作系統書籍中稱為“信號量”,互斥(“mutex “)是一個二進制的信號量。

如果一個線程擁有了某些數據的鎖,其他的線程則無法獲得鎖,直到這個線程釋放了這個鎖。在多線程中,如果任何時候都是我們自己來寫這個信號量,顯然不是很方便,幸運的是,JVM為我們自動實現了這些。

為了使數據不被多個線程訪問,java 提供了同步塊 以及 同步方法兩種實現,一旦一段代碼被嵌入到一個synchronized關鍵字中,意味着放入了監視區域,JVM在后台會自動為這段代碼實現鎖的功能。

3.JAVA的同步代碼中,哪一部分是監視器?

我們知道JAVA每個對象(Object/class) 都關聯一個監視器,更好的說法應該是每個對象(Object/class)都有一個監視器,對象可以有它自己的臨界區,並且能夠監視線程序列為了使線程協作,JAVA為提供了wait()和notifyAll以及notify()實現掛起線程,並且喚醒另外一個等待的線程,此外這些方法有三種不同版本:

wait(long timeout, int nanos)
wait(long timeout) notified by other threads or notified by timeout.
notify(all)

這些方法只能在一個同步塊或同步方法中被調用,原因是,如果一個方法不需要相互排斥,不需要監測或線程之間協作,每一個線程可以自由訪問此方法,那就不需要協作。

最后

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