Java信號量模型需要我們不斷的進行學習,在學習的時候會有不少的問題阻礙著我們。下面我們就來看看同步鎖模型只是最簡單的同步模型。同一時刻,只有一個線程能夠運行同步代碼。
有的時候,我們希望處理更加復雜的同步模型,比如生產者/消費者模型、讀寫同步模型等。這種情況下,同步鎖模型就不夠用了。我們需要一個新的模型。這就是我們要講述的Java信號量模型。
Java信號量模型的工作方式如下:線程在運行的過程中,可以主動停下來,等待某個Java信號量模型的通知;這時候,該線程就進入到該信號量的待召(Waiting)隊列當中;等到通知之後,再繼續運行。
很多語言裡面,同步鎖都由專門的對象表示,對象名通常叫Monitor。同樣,在很多語言中,Java信號量模型通常也有專門的對象名來表示,比如,Mutex,Semphore。
Java信號量模型要比同步鎖模型復雜許多。一些系統中,信號量甚至可以跨進程進行同步。另外一些信號量甚至還有計數功能,能夠控制同時運行的線程數。
我們沒有必要考慮那麼復雜的模型。所有那些復雜的模型,都是最基本的模型衍生出來的。只要掌握了最基本的信號量模型——“等待/通知”模型,復雜模型也就迎刃而解了。
我們還是以Java語言為例。Java語言裡面的同步鎖和Java信號量模型概念都非常模糊,沒有專門的對象名詞來表示同步鎖和信號量,只有兩個同步鎖相關的關鍵字——volatile和synchronized。
這種模糊雖然導致概念不清,但同時也避免了Monitor、Mutex、Semphore等名詞帶來的種種誤解。我們不必執著於名詞之爭,可以專注於理解實際的運行原理。
在Java語言裡面,任何一個Object Reference都可以作為同步鎖。同樣的道理,任何一個Object Reference也可以作為Java信號量模型。
Object對象的wait()方法就是等待通知,Object對象的notify()方法就是發出通知。
具體調用方法為
(1)等待某個Java信號量模型的通知
public static final Object signal = new Object();
… f1() {
synchronized(singal) { // 首先我們要獲取這個信號量。這個信號量同時也是一個同步鎖
// 只有成功獲取了signal這個信號量兼同步鎖之後,我們才可能進入這段代碼
signal.wait(); // 這裡要放棄信號量。本線程要進入signal信號量的待召(Waiting)隊列
// 可憐。辛辛苦苦爭取到手的Java信號量模型,就這麼被放棄了
// 等到通知之後,從待召(Waiting)隊列轉到就緒(Ready)隊列裡面
// 轉到了就緒隊列中,離CPU核心近了一步,就有機會繼續執行下面的代碼了。
// 仍然需要把signal同步鎖競爭到手,才能夠真正繼續執行下面的代碼。命苦啊。
需要注意的是,上述代碼中的signal.wait()的意思。signal.wait()很容易導致誤解。signal.wait()的意思並不是說,signal開始wait,而是說,運行這段代碼的當前線程開始wait這個signal對象,即進入signal對象的待召(Waiting)隊列。
(2)發出某個Java信號量模型的通知
… f2() {
synchronized(singal) { // 首先,我們同樣要獲取這個信號量。同時也是一個同步鎖。
// 只有成功獲取了signal這個信號量兼同步鎖之後,我們才可能進入這段代碼
signal.notify(); // 這裡,我們通知signal的待召隊列中的某個線程。
// 如果某個線程等到了這個通知,那個線程就會轉到就緒隊列中
// 但是本線程仍然繼續擁有signal這個同步鎖,本線程仍然繼續執行
// 嘿嘿,雖然本線程好心通知其他線程,
// 但是,本線程可沒有那麼高風亮節,放棄到手的同步鎖
// 本線程繼續執行下面的代碼
需要注意的是,signal.notify()的意思。signal.notify()並不是通知signal這個對象本身。而是通知正在等待 signal信號量的其他線程。
以上就是Object的wait()和notify()的基本用法。
實際上,wait()還可以定義等待時間,當線程在某Java信號量模型的待召隊列中,等到足夠長的時間,就會等無可等,無需再等,自己就從待召隊列轉移到就緒隊列中了。
另外,還有一個notifyAll()方法,表示通知待召隊列裡面的所有線程。這些細節問題,並不對大局產生影響。