lock和wait+signal

lock和wait+signal

在编程中，咱们常常使用多线程来提高性能，因此这就涉及到互斥和同步的问题了。而在编程中，咱们通常都是经过以下方式来完成多线程的互斥和同步:

• lock | unlock
• signal + wait(timeout)
• join
• sleep

C语言

在Linux C编程中，咱们一般使用pthread类库来完成跨平台的多线程控制，以下是几个经常使用的API：

• pthread_mutex_lock()：占有互斥锁（阻塞操做）
• pthread_mutex_unlock(): 释放互斥锁
• pthread_cond_signal(): 唤醒第一个调用pthread_cond_wait()而进入睡眠的线程
• pthread_cond_wait(): 等待条件变量的特殊条件发生
• pthread_cond_timedwait():等待条件变量的特殊条件发生或者timeout
• pthread_join()：阻塞当前的线程，直到另一个线程运行结束
• sleep() ： 休眠固定时间，不过这个API是Linux原生提供，不能跨平台。

注意：**pthread类库是glibc(绝大多数Linux平台标准C库。)的一部分。这些功能都是经过中断号进入内核来完成的，而非仅仅作了Linux兼容API。**具体可见 glibc-2.23\sysdeps\nacl\nacl-interface-list.h ，声明wait(timeout)功能中断号文件。

Java

在Java中，多线程的控制已是一个统一标准了，通常都是经过Java原生API或者JUC来实现并发控制。这里来讲说原生的API：

• synchronized : 实现了lock 和 unlock的功能
• Object#wait : 等待信号发生，而且能够实现超时等待
• Object#notify ： 通知信号发生
• Object#notifyAll ：通知信号发生
• Thread#join :阻塞当前的线程，直到另一个线程运行结束
• Thread#sleep ： 休眠固定时间

经过这些API，咱们基本上能实现Java的多线程并发控制，固然了可使用最新的JUC并发库的API。而这些API底层也是能够经过pthread这个C库来实现。

示例-Timer

Java中Timer的实现原理就是经过 wait 和 notify 以及 synchronized 来实现的：

Timer timer = new Timer();
timer.schedule(new TimerTask() {
	@Override
	public void run() {

	}
}, 1000);

其实，Timer持有TimerImpl，其实Impl就是一个Thread实现，它一直阻塞等待task的到来，见run代码：

public void run() {
	while (true) {
		TimerTask task;
		synchronized (this) {
			// need to check cancelled inside the synchronized block
			if (cancelled) {
				return;
			}
			//等待任务
			if (tasks.isEmpty()) {
				if (finished) {
					return;
				}
				// no tasks scheduled -- sleep until any task appear
				try {
					//等待任务加入后，会经过notify来通知它能够运行
					this.wait();
				} catch (InterruptedException ignored) {
				}
				continue;
			}
			....
			if (timeToSleep > 0) {
				// sleep!
				try {
					//延迟执行代码
					this.wait(timeToSleep);
				} catch (InterruptedException ignored) {
				}
				continue;
			}

			// no sleep is necessary before launching the task
			...
		}

		...
		try {
			//具体执行任务
			task.run();
			taskCompletedNormally = true;
		} finally {
			...
		}
	}
}

能够看到TimerImpl的run代码会经过wait来阻塞等待任务加入queue，而后经过notify告知它能够运行task。timer#schedule最后会调用TimerImpl#insertTask，具体代码以下：

private void insertTask(TimerTask newTask) {
	// callers are synchronized
	tasks.insert(newTask);
	this.notify();
}

**因此任务加入队列后，经过notify来告知阻塞在等待任务的线程（TimerImpl#run）。**这样子就实现了Timer的功能了，而且经过wait(timeout)实现了delay的功能。

总结

多线程的控制，其实大多都是依赖：

• lock
• signal + wait

这两种类型的API来完成并发控制。

而在此基础上，咱们能够实现各类各样的多线程并发控制，好比说：MQ，CountDownLatch等。