监听器-java同步的基本思想

原文地址  作者: X Wang   译者:庞俊涛

如果你在大学学习过操作系统,你可能还记得监听器在操作系统中是很重要的概念。同样监听器在java同步机制中也有使用,本文通过类比的方法来解释“监听器”的基本思想。

什么是监听器?

监听器可以看成是包含了一间特殊房间的建筑,这间特殊的房间在同一个时间只能被一个客人(线程)拥有,通常这间房间包含了一些数据和代码。

Java-Monitor

如果一个客人想拥有这间特殊的房间,他不得不首先在走廊(进入集)中等待着,然后调度器根据一些调度算法(eg:FIFO 先进先出)选择一个。如果这个客人因为某些原因暂停悬挂着,则会被放到等待房间`,同时也被安排稍后重新进入这个特殊的房间,就像上面图片所展示的那样,在这个建筑里有个3个房间。

java-monitor-associate-with-object

简而言之:一个监听器就是一个监听线程进入这间特殊房间的设施。它确保了只能有一个线程可以访问这些受到保护的数据和代码。

在java中监听器是如何实现的?

在java虚拟机中,每个对象和类在逻辑上都和一个监听器相关联。为了实现监听器的共同执行能力,锁(有时候又叫互斥量)关联着每个对象和类,在操作系统书上被称之为“信号量”,互斥量其实就是一个二态的信号量。

如果一个线程拿到了相关数据的锁,那么其他线程不能再拥有这把锁直到拥有这把锁的线程释放了这把锁。当在多线程编程中,如果我们需要一直写一个信号量这种方式可能会不太方便,幸运的是我们没必要这么做,因为JVM(java虚拟机)已经自动帮我们做了。

声明一个监听器区域,这意味着数据不能被超过一个线程访问(译者注:同时访问的前提)。Java提供了同步的语句和同步的方法,一旦代码嵌入到同步关键字内,这就是一个监听器区域。而锁是由jvm在底层自动实现的。

在java同步代码中,哪部分才是监听器?

我们知道每个对象/类都关联着一个监听器,我觉得这么说好点,每个对象都拥有一个监听器,因为每个对象都有它关键的区域和监听线程队列的能力。

为了使不同线程能相互合作,java提供了wait()和notify()方法来暂停一个线程和唤醒分别等待访问这个对象的其他线程中的一个,另外还有3个其他版本:

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

这些方法只能在一个同步语句或者同步方法内调用,原因是因为如果一个方法不要求互斥,那么就没有必要在线程间监听或者是合作,每个线程都可以自由访问这个方法。

这里是一些同步代码的例子。

参考资料
1. Java Doc for Object
2. Thread synchronization
3. Locks and Synchronization
4. notify() vs notifyAll()

 

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  1. Monitor 不应该翻译为监听器,应该叫做锁。

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