Java并发教程-5保护块（Guarded Blocks）

多线程之间常常须要协同工做，最多见的方式是使用Guarded Blocks，它循环检查一个条件（一般初始值为true），直到条件发生变化才跳出循环继续执行。在使用Guarded Blocks时有如下几个步骤须要注意： 

假设guardedJoy()方法必需要等待另外一线程为共享变量joy设值才能继续执行。那么理论上能够用一个简单的条件循环来实现，但在等待过程当中guardedJoy方法不停的检查循环条件其实是一种资源浪费。 

Java代码 

1. public void guardedJoy() {  
2.     // Simple loop guard. Wastes  
3.     // processor time. Don't do this!  
4.     while(!joy) {}  
5.     System.out.println("Joy has been achieved!");  
6. }  

更加高效的方法是调用Object.wait将当前线程挂起，直到有另外一线程发起事件通知（尽管通知的事件不必定是当前线程等待的事件）。 

Java代码 

1. public synchronized void guardedJoy() {  
2.     // This guard only loops once for each special event, which may not  
3.     // be the event we're waiting for.  
4.     while(!joy) {  
5.         try {  
6.             wait();  
7.         } catch (InterruptedException e) {}  
8.     }  
9.     System.out.println("Joy and efficiency have been achieved!");  
10. }  

注意：必定要在循环里面调用wait方法，不要想固然的认为线程唤醒后循环条件必定发生了改变。 

和其余能够暂停线程执行的方法同样，wait方法会抛出InterruptedException，在上面的例子中，由于咱们关心的是joy的值，因此忽略了InterruptedException。 

为何guardedJoy是synchronized方法？假设d是用来调用wait的对象，当一个线程调用d.wait，它必需要拥有d的内部锁（不然会抛出异常），得到d的内部锁的最简单方法是在一个synchronized方法里面调用wait。 

当一个线程调用wait方法时，它释放锁并挂起。而后另外一个线程请求并得到这个锁并调用 Object.notifyAll 通知全部等待该锁的线程。 

Java代码 

1. public synchronized notifyJoy() {  
2.     joy = true;  
3.     notifyAll();  
4. }  

当第二个线程释放这个该锁后，第一个线程再次请求该锁，从wait方法返回并继续执行。 

注意：还有另一个通知方法，notify()，它只会唤醒一个线程。但因为它并不容许指定哪个线程被唤醒，因此通常只在大规模并发应用（即系统有大量类似任务的线程）中使用。由于对于大规模并发应用，咱们其实并不关心哪个线程被唤醒。 

如今咱们使用Guarded blocks建立一个生产者/消费者应用。这类应用须要在两个线程之间共享数据：生产者生产数据，消费者使用数据。两个线程经过共享对象通讯。在这里，线程协同工做的关键是：生产者发布数据以前，消费者不可以去读取数据；消费者没有读取旧数据前，生产者不能发布新数据。 

在下面的例子中，数据经过 Drop 对象共享的一系列文本消息： 

Java代码 

1. public class Drop {  
2.     // Message sent from producer  
3.     // to consumer.  
4.     private String message;  
5.     // True if consumer should wait  
6.     // for producer to send message,  
7.     // false if producer should wait for  
8.     // consumer to retrieve message.  
9.     private boolean empty = true;  
10.   
11.     public synchronized String take() {  
12.         // Wait until message is  
13.         // available.  
14.         while (empty) {  
15.             try {  
16.                 wait();  
17.             } catch (InterruptedException e) {}  
18.         }  
19.         // Toggle status.  
20.         empty = true;  
21.         // Notify producer that  
22.         // status has changed.  
23.         notifyAll();  
24.         return message;  
25.     }  
26.   
27.     public synchronized void put(String message) {  
28.         // Wait until message has  
29.         // been retrieved.  
30.         while (!empty) {  
31.             try {  
32.                 wait();  
33.             } catch (InterruptedException e) {}  
34.         }  
35.         // Toggle status.  
36.         empty = false;  
37.         // Store message.  
38.         this.message = message;  
39.         // Notify consumer that status  
40.         // has changed.  
41.         notifyAll();  
42.     }  
43. }  

Producer 是生产者线程，发送一组消息，字符串DONE表示全部消息都已经发送完成。为了模拟现实状况，生产者线程还会在消息发送时随机的暂停。 

Java代码 

1. import java.util.Random;  
2.   
3. public class Producer implements Runnable {  
4.     private Drop drop;  
5.   
6.     public Producer(Drop drop) {  
7.         this.drop = drop;  
8.     }  
9.   
10.     public void run() {  
11.         String importantInfo[] = {  
12.             "Mares eat oats",  
13.             "Does eat oats",  
14.             "Little lambs eat ivy",  
15.             "A kid will eat ivy too"  
16.         };  
17.         Random random = new Random();  
18.   
19.         for (int i = 0;  
20.              i < importantInfo.length;  
21.              i++) {  
22.             drop.put(importantInfo[i]);  
23.             try {  
24.                 Thread.sleep(random.nextInt(5000));  
25.             } catch (InterruptedException e) {}  
26.         }  
27.         drop.put("DONE");  
28.     }  
29. }  

Consumer 是消费者线程，读取消息并打印出来，直到读取到字符串DONE为止。消费者线程在消息读取时也会随机的暂停。 

Java代码 

1. import java.util.Random;  
2.   
3. public class Consumer implements Runnable {  
4.     private Drop drop;  
5.   
6.     public Consumer(Drop drop) {  
7.         this.drop = drop;  
8.     }  
9.   
10.     public void run() {  
11.         Random random = new Random();  
12.         for (String message = drop.take();  
13.              ! message.equals("DONE");  
14.              message = drop.take()) {  
15.             System.out.format("MESSAGE RECEIVED: %s%n", message);  
16.             try {  
17.                 Thread.sleep(random.nextInt(5000));  
18.             } catch (InterruptedException e) {}  
19.         }  
20.     }  
21. }  

ProducerConsumerExample 是主线程，它启动生产者线程和消费者线程。 

Java代码 

1. public class ProducerConsumerExample {  
2.     public static void main(String[] args) {  
3.         Drop drop = new Drop();  
4.         (new Thread(new Producer(drop))).start();  
5.         (new Thread(new Consumer(drop))).start();  
6.     }  
7. }  

注意：Drop类是用来演示Guarded Blocks如何工做的。为了不从新发明轮子，当你尝试建立本身的共享数据对象时，请查看 Java Collections Framework 中已有的数据结构。如需更多信息，请参考 Questions and Exercises 。