7-7(1)小记

第八讲-管程，并发编程万能钥匙

背景

       Java语言1.5之前，提供的唯一的并发原语就是管程；

 

定义

        管程之管 - 管理共享变量；

        管程之程 - 共享变量操作过程；

        管程之结果 - 管理类的成员变量和成员方法，让这个类是线程安全的；

 

发展史

        管程模型-Hasen模型、Hoare模型、MESA模型；

 

管程解决互斥问题

        1） 思路 ： 将共享变量以及对共享变量的操作统一封装起来；

        2）管程X将共享变量queue这个队列和相关的操作入队enq()、出队deq()都封装起来了；

        3）线程A、线程B访问共享变量queue，只能调用通过管程提供的enq()、deq()方法来实现；

        4）enq()、deq()保证互斥性，只允许一个线程进入管程；

        5）由此可见：管程模型和面向对象高度契合；

             

 

管程解决同步问题

       MESA模型：

       1）最外层框代表封装，封装了共享变量V以及对共享变量的操作方法X、方法Y；

       2）入口、入口等待队列，代表当多个线程同时试图进入管程内部时，只允许一个线程进入，

             其他线程在入口等待队列中等待；

       3)  管程中引入了条件变量，每个条件变量都对应有一个等待队列，如下图中的条件变量A，

             条件变量B分别有自己的等待队列；

            

        4）利用管程模型实现一个阻塞队列，有入队和出队两个操作，这两个操作都是先获取互斥锁；

             

              假设：

              线程T1入队，线程T2出队，根据MESA管程模型，只允许一个线程进入管程；

              T1先执行，发现队列已满，无法进行入队操作，则去条件变量notFull对应等待队列等待；

              T2后执行，发现队列不空，可以进行出队操作，出队操作成功后，则通知条件变量notFull

              对应等待队列，线程T1被唤醒，则可进行入队操作；

              因此：

              T2通知完T1，T2接着执行，T1并不立即执行，仅仅是从条件变量notFull的等待队列进入

              到入口的等待队列，但是，当T1再次执行时，可能曾经满足的条件，现在已经不满足了，

              所以需要以循环方式校验条件变量；

              

总结

      Java参考了MESA模型，语言内置的管程(synchronized)对MESA模型进行了精简，MESA模型

      中，条件变量可以有多个，Java语言内置的管程里面只有一个条件变量；

      Java内置的管程方案使用简单，synchronized修饰的代码块，编译期会自动生成加锁和解锁代

      码，但是仅支持一个条件变量；Java SDK并发包实现的管程支持多个条件变量，需要开发人员

      自己进行加锁，解锁；