Mutex是互斥體，廣泛地應用在多線程編程中。本文以廣為流程的Doug Lea的concurrent工具包的Mutex實現為例，進行一點探討。在Doug Lea的concurrent工具包中，Mutex實現了Sync接口，該接口是concurrent工具包中所有鎖（lock）、門（gate）和條件變量（condition）的公共接口，Sync的實現類主要有：Mutex、Semaphore及其子類、Latch、CountDown、ReentrantLock等。這也體現了面向抽象編程的思想，使我們可以在不改變代碼或者改變少量代碼的情況下，選擇使用Sync的不同實現。下面是Sync接口的定義：
public interface Sync
{
public void acquire() throws InterruptedException;
//獲取許可
public boolean attempt(long msecs) throws InterruptedException;
//嘗試獲取許可
public void release();
//釋放許可
}
通過使用Sync可以替代Java synchronized關鍵字，並提供更加靈活的同步控制。當然，並不是說 concurrent工具包是和Java synchronized獨立的技術，其實concurrent工具包也是在synchronized的基礎上搭建的，從下面對Mutex源碼的解析即可以看到這一點。synchronized關鍵字僅在方法內或者代碼塊內有效，而使用Sync卻可以跨越方法甚至通過在對象之間傳遞，跨越對象進行同步。這是Sync及concurrent工具包比直接使用synchronized更加強大的地方。
注意Sync中的acquire()和attempt()都會拋出InterruptedException，所以使用Sync及其子類時，調用這些方法一定要捕獲InterruptedException。而release()方法並不會拋出InterruptedException，這是因為在acquire()和attempt()方法中可能會調用wait（）等待其它線程釋放鎖。而release()在實現上進行了簡化，直接釋放鎖，不管是否真的持有。所以，你可以對一個並沒有acquire()的線程調用release()這也不會有什麼問題。而由於release()不會拋出InterruptedException，所以我們可以在catch或finally子句中調用release()以保證獲得的鎖能夠被正確釋放。比如：
class X
{
Sync gate; // ...
public void m()
{
try
{
gate.acquire();
// block until condition holds
try
{
// ... method body
}
finally { gate.release(); }
}
catch (InterruptedException ex) { // ... evasive action }
}
}
Mutex是一個非重入的互斥鎖。Mutex廣泛地用在需要跨越方法的before/after類型的同步環境中。下面是Doug Lea的concurrent工具包中的Mutex的實現。
public class Mutex implements Sync
{
/** The lock status **/
protected boolean inuse_ = false;
public void acquire() throws InterruptedException
{
if (Thread.interrupted()) throw new InterruptedException();//(1)
synchronized(this)
{
try
{
while (inuse_) wait();
inuse_ = true;
}
catch (InterruptedException ex)
{
//(2)
notify();
throw ex;
}
}
}
public synchronized void release()
{
inuse_ = false;
notify();
}
public boolean attempt(long msecs) throws InterruptedException
{
if (Thread.interrupted()) throw new InterruptedException();
synchronized(this)
{
if (!inuse_)
{
inuse_ = true;
return true;
}
else if (msecs <= 0)
return false;
else
{
long waitTime = msecs;
long start = System.currentTimeMillis();
try
{
for (;;)
{
wait(waitTime);
if (!inuse_)
{
inuse_ = true;
return true;
}
else
{
waitTime = msecs - (System.currentTimeMillis() - start);
if (waitTime <= 0) // (3)
return false;
}
}
}
catch (InterruptedException ex)
{
notify();
throw ex;
}
}
}
}
}
為什麼要在acquire()和attempt(0方法的開始都要檢查當前線程的中斷標志呢？這是為了在當前線程已經被打斷時，可以立即返回，而不會仍然在鎖標志上等待。調用一個線程的interrupt()方法根據當前線程所處的狀態，可能產生兩種不同的結果：當線程在運行過程中被打斷，則設置當前線程的中斷標志為true；如果當前線程阻塞於wait()、sleep()、join()，則當前線程的中斷標志被清空，同時拋出InterruptedException。所以在上面代碼的位置（2）也捕獲了InterruptedException，然後再次拋出InterruptedException。
release()方法簡單地重置inuse_標志，並通知其它線程。
attempt()方法是利用Java的Object.wait(long)進行計時的，由於Object.wait(long)不是一個精確的時鐘，所以attempt(long)方法也是一個粗略的計時。注意代碼中位置（3），在超時時返回。
Mutex是Sync的一個基本實現，除了實現了Sync接口中的方法外，並沒有添加新的方法。所以，Mutex的使用和Sync的完全一樣。在concurrent包的API中Doug給出了一個精細鎖定的List的實現示例，我們這兒也給出，作為對Mutex和Sync使用的一個例子：
class Node
{
Object item; Node next;
Mutex lock = new Mutex();
// 每一個節點都持有一個鎖
Node(Object x, Node n)
{
item = x;
next = n;
}
}
class List
{
protected Node head;
// 指向列表的頭
// 使用Java的synchronized保護head域
// (我們當然可以使用Mutex，但是這兒似乎沒有這樣做的必要
protected synchronized Node getHead()
{ return head; }
boolean search(Object x) throws InterruptedException
{
Node p = getHead();
if (p == null) return false;
// (這兒可以更加緊湊，但是為了演示的清楚，各種情況都分別進行處理)
p.lock.acquire();
// Prime loop by acquiring first lock.
// (If the acquire fails due to
// interrupt, the method will throw
// InterruptedException now,
// so there is no need for any
// further cleanup.)
for (;;)
{
if (x.equals(p.item))
{
p.lock.release();
// 釋放當前節點的鎖
return true;
}
else
{
Node nextp = p.next;
if (nextp == null)
{
p.lock.release();
// 釋放最後持有的鎖
return false;
}
else
{
try
{
nextp.lock.acquire();
// 在釋放當前鎖之前獲取下一個節點的鎖
}
catch (InterruptedException ex)
{
p.lock.release();
// 如果獲取失敗，也釋放當前的鎖 throw ex;
}
p.lock.release();
// 釋放上個節點的鎖，現在已經持有新的鎖了
p = nextp;
}
}
}
}
synchronized void add(Object x)
{
// 使用synchronized保護head域
head = new Node(x, head);
}
// ... other similar traversal and update methods ...
}
