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接上一篇：?

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4、運用：

AbstractQueuedSynchronizer類將上述功能聯(lián)系在一起，作為一個“模板方法模式[6]”中的模板類，作為其他同步器的基類。子類只是實現(xiàn)預(yù)定義方法，實現(xiàn)通過獲取鎖和釋放鎖的操作來檢查和更新狀態(tài)。然而，AbstractQueuedSynchronizer的子類本身不可用于ADTS，因為這些類暴露的用于內(nèi)部控制獲取和釋放的策略的方法，應(yīng)該對用戶不可見。所有java.util.concurrent包中的同步類聲明了一個私有的內(nèi)部AbstractQueuedSynchronizer子類用于委托它的所有同步方法。這也使得public方法可以根據(jù)不太的同步器給予適當(dāng)?shù)拿Q。

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例如，假設(shè)最小的Mutex類，當(dāng)同步狀態(tài)為0意味著解鎖，為1意味著鎖定。這個類的同步方法不需要參數(shù)值，因此直接默認使用零。

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class Mutex {
	class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
		public boolean tryAcquire(int ignore) {
			return compareAndSetState(0, 1);
		}
		public boolean tryRelease(int ignore) {
			setState(0); 
			return true;
		}
	}
	private final Sync sync = new Sync();
	public void lock() { sync.acquire(0); }
	public void unlock() { sync.release(0); }
}

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此示例的更全面的版本，以及與其他使用文檔，可以在J2SE文檔中找到，當(dāng)然還有許多變種。例如，tryAcquire可以使用“test-and-test-and-set“改變值之前檢查狀態(tài)值。

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這可能是令人驚訝的，使用委托（delegation ）和虛方法（virtual methods），來構(gòu)造性能敏感的互斥鎖， 然而，各種面向?qū)ο蟮脑O(shè)計，動態(tài)編譯器早已非常成熟；當(dāng)同步器頻繁調(diào)用的是。他們都可以很好的優(yōu)化掉這個開銷；AbstractQueuedSynchronizer類還提供了一些方法，可以設(shè)置同步類的控制策略。例如，基于acquire方法的超時和中斷的版本、獨占模式的同步器、鎖。AbstractQueuedSynchronizer類也提供了一系列的方法（如acquireShared），他們與tryAcquireShared和tryReleaseShared方法不同，可以通知框架（通過其返回值）將來的acquires方法是否可以成功；最終可以實現(xiàn)級聯(lián)信號喚醒多個線程。

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盡管序列化（永久存儲或傳輸）同步器通常是不明智的，但是由于這些類通常用于構(gòu)建其他類，如線程安全的集合。所以通常實現(xiàn)序列化。AbstractQueuedSynchronizer和ConditionObject類提供的方法來序列化同步狀態(tài)，而不是被阻塞線程的底層或其他本質(zhì)上臨時狀態(tài)。即便如此，大多數(shù)的同步類反序列化時只是復(fù)位同步狀態(tài)作為初始值，與內(nèi)置鎖反序列化時總是設(shè)置為解鎖狀態(tài)的隱含的政策相同。雖然不是必須的，但仍明確支持final域的反序列化。

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4.1 公平性

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雖然他們是基于FIFO隊列，同步器不一定是公平的。可以注意到，在基本的acquire算法中（3.3節(jié)），tryAcquire是再排隊前進行檢查。因此，新請求獲取鎖（acquiring）的線程可以優(yōu)先于隊列的頭部第一個節(jié)點對應(yīng)的線程。

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這雖然破壞了FIFO的策略，但是也有普遍高于其他技術(shù)的總吞吐量。這減少了有鎖可以用，但是因為預(yù)定的下一個線程還在喚醒（unblocking）的過程中，所以還沒有線程獲取到鎖的時間，同時，它通過只允許一個（隊列的第一個）線程喚醒，避免了過度的、無用的、競爭；可以實現(xiàn)自己的tryAcquire方法，在交回控制權(quán)前簡單的多試幾次，這樣可以加劇不公平性， 如果有需要，開發(fā)者可以自己創(chuàng)建一個自己的簡單持有的同步器；

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FIFO同步器是相對最公平的鎖；即便它會被打破，一個等待喚醒的（unpark）的線程與所有打破規(guī)則進入的線程都有一個公平的競爭機會，如果失敗它會重新阻塞；當(dāng)然，如果闖入的線程比獲取一個等待喚醒的線程喚醒到達的快，隊列中第一個線程幾乎沒有贏的概率，所以幾乎總是reblock， 簡單持有的同步器，通常用于多個闖入線程和多個等待喚醒的線程在多處理器的場景，此時隊列中的第一個線程被喚醒；如下圖所示，既要維持一個或多個線程時處理器的利用率，同時也要避免饑餓。

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如果需要更加公平的策略，也相對比較簡單。程序員可以自己定義 tryAcquire，如果不是隊列的head節(jié)點就失敗（返回false），達到嚴格的公平；可以通過少數(shù)提供的檢查方法之一getFirstQueuedThread，來檢查是否是第一個節(jié)點。

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一個更快，更嚴格的變種是如果隊列（暫時）是空，也讓tryAcquire成功，在這種情況下，如果多個線程遇到一個空隊列的情況下競爭，其中至少有一個及第一個得到執(zhí)行權(quán)的線程不需要入隊。這一策略使得在所有java.util.concurrent中的同步器，支持“公平”的模式。

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雖然在實踐中往往希望公平，但是即便設(shè)置公平也不會得到保證，因為Java語言規(guī)范并不提供調(diào)度保證。例如，即使有一個嚴格意義上的公平同步，如果他們從來不需要阻止等待對方，JVM可以純粹按照順序選擇運行線程，而實際上，在單處理器的環(huán)境中，這些線程在被上下文切換之前可以每次運行一個時間片。如果有一個線程持有一個互斥鎖，它必須暫時先得到時間片才能釋放鎖，不然就阻塞那些需要鎖的線程，這導(dǎo)致延長了同步器是可用的，但是不能被線程獲取到的時間；使用公平的同步器往往在多處理器有很好的表現(xiàn)，因為這樣有更好的并發(fā)，因此出現(xiàn)競爭的幾率更多。

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即使他們在高競爭的場景下，性能不是很理想，但是公平鎖任然可以工作的很好，同時也保持編碼的簡潔。例如：當(dāng)維護相對較長的代碼或者延長鎖間的時間間隔，在這種情況下，可以提示一定的性能，但是饑餓的風(fēng)險更大。同步框架將最終的決定權(quán)交由用戶。

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4.2 同步器

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這里描述一個草圖關(guān)于怎樣使用這個框架定義java.util.concurrent中的同步器；ReentrantLock類使用同步狀態(tài)（遞歸）維護鎖的數(shù)量。在獲取鎖的時候，它會記錄當(dāng)前線程的ID，并且遞歸檢查是否有異常線程獲取鎖導(dǎo)致的非法的狀態(tài)異常。該類也提供ConditionObject，暴露它的監(jiān)測和檢查方法。同時支持“公平”的模式的選項，在內(nèi)部通過實現(xiàn)兩個不同AbstractQueuedSynchronizer的子類（公平的實現(xiàn)不允許打破規(guī)則），并為每個ReentrantLock的實例選擇以個合適的實現(xiàn)。

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ReentrantReadWriteLock類使用16位的同步狀態(tài)持有寫鎖定計數(shù)，其余16位持有讀鎖計數(shù)。WriteLock使用與ReentrantLock同樣的結(jié)構(gòu)。ReadLock使用acquireShared的方法，以允許多個讀者。

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Semaphore類（一個計數(shù)信號）使用同步狀態(tài)保持當(dāng)前計數(shù)。它定義acquireShared方法遞減計數(shù)，如果為負數(shù)了就阻塞當(dāng)前線程；同樣使用tryRelease遞增計數(shù)，如果是正數(shù)的時候，就喚醒線程。

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CountDownLatch類使用同步狀態(tài)代表計數(shù)。當(dāng)減到零的時候所有所有獲取鎖的操作全部成功返回。

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FutureTask類使用同步狀態(tài)來代表future 的運行狀態(tài)（初始，運行，注銷，完成）。調(diào)用釋放（release）來設(shè)置或取消一個future ，等待線程處理完成，acquire返回喚醒線程。

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SynchronousQueue類（一個CSP風(fēng)格的切換）使用內(nèi)部等待節(jié)點調(diào)整生產(chǎn)者和消費者；它采用了同步狀態(tài)來作為標識，當(dāng)消費者改變狀態(tài)的時候允許生產(chǎn)者繼續(xù)處理，反之亦然。

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java.util.concurrent包的用戶當(dāng)然可以為自己的應(yīng)用程序定義自己的同步器；例如，在那些經(jīng)常遇到，但是包里沒有提供的各種Win32事件的語義類，二進制閂鎖，鎖集中管理，并基于樹的壁壘。

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