并发编程基石:管程

news2024/11/27 16:38:27

大家好,我是易安!

如果有人问我学习并发并发编程,最核心的技术点是什么,我一定会告诉他,管程技术。Java语言在1.5之前,提供的唯一的并发原语就是管程,而且1.5之后提供的SDK并发包,也是以管程技术为基础的。除此之外,C/C++、C#等高级语言也都支持管程。

可以这么说,管程就是解决并发问题的基石。

什么是管程

不知道你是否曾思考过这个问题:为什么Java在1.5之前仅仅提供了synchronized关键字及wait()、notify()、notifyAll()这三个看似从天而降的方法?在刚接触Java的时候,我以为它会提供信号量这种编程原语,因为操作系统原理课程告诉我,用信号量能解决所有并发问题,结果我发现不是。后来我找到了原因:Java采用的是管程技术,synchronized关键字及wait()、notify()、notifyAll()这三个方法都是管程的组成部分。而 管程和信号量是等价的,所谓等价指的是用管程能够实现信号量,也能用信号量实现管程。 但是管程更容易使用,所以Java选择了管程。

管程,对应的英文是Monitor,很多Java领域的同学都喜欢将其翻译成“监视器”,这是直译。操作系统领域一般都翻译成“管程”,这个是意译,而我自己也更倾向于使用“管程”。

所谓 管程,指的是管理共享变量以及对共享变量的操作过程,让他们支持并发。翻译为Java领域的语言,就是管理类的成员变量和成员方法,让这个类是线程安全的。那管程是怎么管的呢?

MESA模型

在管程的发展史上,先后出现过三种不同的管程模型,分别是:Hasen模型、Hoare模型和MESA模型。其中,现在广泛应用的是MESA模型,并且Java管程的实现参考的也是MESA模型。所以今天我们重点介绍一下MESA模型。

在并发编程领域,有两大核心问题:一个是 互斥,即同一时刻只允许一个线程访问共享资源;另一个是 同步,即线程之间如何通信、协作。这两大问题,管程都是能够解决的。

我们先来看看管程是如何解决 互斥 问题的。

管程解决互斥问题的思路很简单,就是将共享变量及其对共享变量的操作统一封装起来。假如我们要实现一个线程安全的阻塞队列,一个最直观的想法就是:将线程不安全的队列封装起来,对外提供线程安全的操作方法,例如入队操作和出队操作。

利用管程,可以快速实现这个直观的想法。在下图中,管程X将共享变量queue这个线程不安全的队列和相关的操作入队操作enq()、出队操作deq()都封装起来了;线程A和线程B如果想访问共享变量queue,只能通过调用管程提供的enq()、deq()方法来实现;enq()、deq()保证互斥性,只允许一个线程进入管程。

不知你有没有发现,管程模型和面向对象高度契合的。估计这也是Java选择管程的原因吧。

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那管程如何解决线程间的 同步 问题呢?

这个就比较复杂了,不过你可以借鉴一下我们曾经提到过的就医流程,它可以帮助你快速地理解这个问题。为进一步便于你理解,在下面,我展示了一幅MESA管程模型示意图,它详细描述了MESA模型的主要组成部分。

在管程模型里,共享变量和对共享变量的操作是被封装起来的,图中最外层的框就代表封装的意思。框的上面只有一个入口,并且在入口旁边还有一个入口等待队列。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,其他线程则在入口等待队列中等待。这个过程类似就医流程的分诊,只允许一个患者就诊,其他患者都在门口等待。

管程里还引入了条件变量的概念,而且 每个条件变量都对应有一个等待队列, 如下图,条件变量A和条件变量B分别都有自己的等待队列。

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条件变量条件变量等待队列 的作用是什么呢?其实就是解决线程同步问题。你可以结合上面提到的阻塞队列的例子加深一下理解(阻塞队列的例子,是用管程来实现线程安全的阻塞队列,这个阻塞队列和管程内部的等待队列没有关系,本文中 一定要注意阻塞队列和等待队列是不同的)。

假设有个线程T1执行阻塞队列的出队操作,执行出队操作,需要注意有个前提条件,就是阻塞队列不能是空的(空队列只能出Null值,是不允许的), 阻塞队列不空 这个前提条件对应的就是管程里的条件变量。 如果线程T1进入管程后恰好发现阻塞队列是空的,那怎么办呢?等待啊,去哪里等呢?就去条件变量对应的 等待队列 里面等。此时线程T1就去“队列不空”这个条件变量的等待队列中等待。这个过程类似于大夫发现你要去验个血,于是给你开了个验血的单子,你呢就去验血的队伍里排队。线程T1进入条件变量的等待队列后,是允许其他线程进入管程的。这和你去验血的时候,医生可以给其他患者诊治,道理都是一样的。

再假设之后另外一个线程T2执行阻塞队列的入队操作,入队操作执行成功之后, “阻塞队列不空”这个条件对于线程T1来说已经满足了,此时线程T2要通知T1,告诉它需要的条件已经满足了。当线程T1得到通知后,会从等待队列 里面出来,但是出来之后不是马上执行,而是重新进入到 入口等待队列 里面。这个过程类似你验血完,回来找大夫,需要重新分诊。

条件变量及其等待队列我们讲清楚了,下面再说说wait()、notify()、notifyAll()这三个操作。前面提到线程T1发现“阻塞队列不空”这个条件不满足,需要进到对应的 等待队列 里等待。这个过程就是通过调用wait()来实现的。如果我们用对象A代表“阻塞队列不空”这个条件,那么线程T1需要调用A.wait()。同理当“阻塞队列不空”这个条件满足时,线程T2需要调用A.notify()来通知A等待队列中的一个线程,此时这个等待队列里面只有线程T1。至于notifyAll()这个方法,它可以通知等待队列中的所有线程。

这里我还是来一段代码再次说明一下吧。下面的代码用管程实现了一个线程安全的阻塞队列(再次强调:这个阻塞队列和管程内部的等待队列没关系,示例代码只是用管程来实现阻塞队列,而不是解释管程内部等待队列的实现原理)。阻塞队列有两个操作分别是入队和出队,这两个方法都是先获取互斥锁,类比管程模型中的入口。

  1. 对于阻塞队列的入队操作,如果阻塞队列已满,就需要等待直到阻塞队列不满,所以这里用了 notFull.await();
  2. 对于阻塞出队操作,如果阻塞队列为空,就需要等待直到阻塞队列不空,所以就用了 notEmpty.await();
  3. 如果入队成功,那么阻塞队列就不空了,就需要通知条件变量:阻塞队列不空 notEmpty 对应的等待队列。
  4. 如果出队成功,那就阻塞队列就不满了,就需要通知条件变量:阻塞队列不满 notFull 对应的等待队列。
public class BlockedQueue<T>{
  final Lock lock =
    new ReentrantLock();
  // 条件变量:队列不满
  final Condition notFull =
    lock.newCondition();
  // 条件变量:队列不空
  final Condition notEmpty =
    lock.newCondition();

  // 入队
  void enq(T x) {
    lock.lock();
    try {
      while (队列已满){
        // 等待队列不满
        notFull.await();
      }
      // 省略入队操作...
      //入队后,通知可出队
      notEmpty.signal();
    }finally {
      lock.unlock();
    }
  }
  // 出队
  void deq(){
    lock.lock();
    try {
      while (队列已空){
        // 等待队列不空
        notEmpty.await();
      }
      // 省略出队操作...
      //出队后,通知可入队
      notFull.signal();
    }finally {
      lock.unlock();
    }
  }
}

在这段示例代码中,我们用了Java并发包里面的Lock和Condition,如果你看着吃力,也没关系,后面我们还会详细介绍,这个例子只是先让你明白条件变量及其等待队列是怎么回事。需要注意的是: await()和前面我们提到的wait()语义是一样的;signal()和前面我们提到的notify()语义是一样的

wait()的正确姿势

但是有一点,需要再次提醒,对于MESA管程来说,有一个编程范式,就是需要在一个while循环里面调用wait()。 这个是MESA管程特有的

while(条件不满足) {
  wait();
}

Hasen模型、Hoare模型和MESA模型的一个核心区别就是当条件满足后,如何通知相关线程。管程要求同一时刻只允许一个线程执行,那当线程T2的操作使线程T1等待的条件满足时,T1和T2究竟谁可以执行呢?

  1. Hasen模型里面,要求notify()放在代码的最后,这样T2通知完T1后,T2就结束了,然后T1再执行,这样就能保证同一时刻只有一个线程执行。
  2. Hoare模型里面,T2通知完T1后,T2阻塞,T1马上执行;等T1执行完,再唤醒T2,也能保证同一时刻只有一个线程执行。但是相比Hasen模型,T2多了一次阻塞唤醒操作。
  3. MESA管程里面,T2通知完T1后,T2还是会接着执行,T1并不立即执行,仅仅是从条件变量的等待队列进到入口等待队列里面。这样做的好处是notify()不用放到代码的最后,T2也没有多余的阻塞唤醒操作。但是也有个副作用,就是当T1再次执行的时候,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检验条件变量。

notify()何时可以使用

还有一个需要注意的地方,就是notify()和notifyAll()的使用,前面章节,我曾经介绍过, **除非经过深思熟虑,否则尽量使用notifyAll()**。那什么时候可以使用notify()呢?需要满足以下三个条件:

  1. 所有等待线程拥有相同的等待条件;
  2. 所有等待线程被唤醒后,执行相同的操作;
  3. 只需要唤醒一个线程。

比如上面阻塞队列的例子中,对于“阻塞队列不满”这个条件变量,其等待线程都是在等待“阻塞队列不满”这个条件,反映在代码里就是下面这3行代码。对所有等待线程来说,都是执行这3行代码, 重点是 while 里面的等待条件是完全相同的

while (阻塞队列已满){
  // 等待队列不满
  notFull.await();
}

所有等待线程被唤醒后执行的操作也是相同的,都是下面这几行:

// 省略入队操作...
// 入队后,通知可出队
notEmpty.signal();

同时也满足第3条,只需要唤醒一个线程。所以上面阻塞队列的代码,使用signal()是可以的。

并发包中的管程

Java SDK并发包内容很丰富,包罗万象,但是我觉得最核心的还是其对管程的实现。因为理论上利用管程,你几乎可以实现并发包里所有的工具类。在并发编程领域,有两大核心问题:一个是 互斥,即同一时刻只允许一个线程访问共享资源;另一个是 同步,即线程之间如何通信、协作。这两大问题,管程都是能够解决的。 Java SDK并发包通过Lock和Condition两个接口来实现管程,其中Lock用于解决互斥问题,Condition用于解决同步问题

你也许听过,在Java的1.5版本中,synchronized性能不如SDK里面的Lock,但1.6版本之后,synchronized做了很多优化,将性能追了上来,所以1.6之后的版本又有人推荐使用synchronized了。那性能是否可以成为“重复造轮子”的理由呢?显然不能。因为性能问题优化一下就可以了,完全没必要“重复造轮子”。

在处理死锁问题时,我们有一个 破坏不可抢占条件 方案,但是这个方案synchronized没有办法解决。原因是synchronized申请资源的时候,如果申请不到,线程直接进入阻塞状态了,而线程进入阻塞状态,啥都干不了,也释放不了线程已经占有的资源。但我们希望的是:

对于“不可抢占”这个条件,占用部分资源的线程进一步申请其他资源时,如果申请不到,可以主动释放它占有的资源,这样不可抢占这个条件就破坏掉了。

如果我们重新设计一把互斥锁去解决这个问题,那该怎么设计呢?我觉得有三种方案。

  1. 能够响应中断。synchronized的问题是,持有锁A后,如果尝试获取锁B失败,那么线程就进入阻塞状态,一旦发生死锁,就没有任何机会来唤醒阻塞的线程。但如果阻塞状态的线程能够响应中断信号,也就是说当我们给阻塞的线程发送中断信号的时候,能够唤醒它,那它就有机会释放曾经持有的锁A。这样就破坏了不可抢占条件了。
  2. 支持超时。如果线程在一段时间之内没有获取到锁,不是进入阻塞状态,而是返回一个错误,那这个线程也有机会释放曾经持有的锁。这样也能破坏不可抢占条件。
  3. 非阻塞地获取锁。如果尝试获取锁失败,并不进入阻塞状态,而是直接返回,那这个线程也有机会释放曾经持有的锁。这样也能破坏不可抢占条件。

这三种方案可以全面弥补synchronized的问题。到这里相信你应该也能理解了,这三个方案就是“重复造轮子”的主要原因,体现在API上,就是Lock接口的三个方法。详情如下:

// 支持中断的API
void lockInterruptibly()
  throws InterruptedException;
// 支持超时的API
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit)
  throws InterruptedException;
// 支持非阻塞获取锁的API
boolean tryLock();

如何保证可见性

Java SDK里面Lock的使用,有一个经典的范例,就是 try{}finally{},需要重点关注的是在finally里面释放锁。这个范例无需多解释,你看一下下面的代码就明白了。但是有一点需要解释一下,那就是可见性是怎么保证的。你已经知道Java里多线程的可见性是通过Happens-Before规则保证的,而synchronized之所以能够保证可见性,也是因为有一条synchronized相关的规则:synchronized的解锁 Happens-Before 于后续对这个锁的加锁。那Java SDK里面Lock靠什么保证可见性呢?例如在下面的代码中,线程T1对value进行了+=1操作,那后续的线程T2能够看到value的正确结果吗?

class X {
  private final Lock rtl =
  new ReentrantLock();
  int value;
  public void addOne() {
    // 获取锁
    rtl.lock();
    try {
      value+=1;
    } finally {
      // 保证锁能释放
      rtl.unlock();
    }
  }
}

答案必须是肯定的。 Java SDK里面锁 的实现非常复杂,这里我就不展开细说了,但是原理还是需要简单介绍一下:它是 利用了volatile相关的Happens-Before规则。Java SDK里面的ReentrantLock,内部持有一个volatile 的成员变量state,获取锁的时候,会读写state的值;解锁的时候,也会读写state的值(简化后的代码如下面所示)。也就是说,在执行value+=1之前,程序先读写了一次volatile变量state,在执行value+=1之后,又读写了一次volatile变量state。根据相关的Happens-Before规则:

  1. 顺序性规则:对于线程T1,value+=1 Happens-Before 释放锁的操作unlock();
  2. volatile变量规则:由于state = 1会先读取state,所以线程T1的unlock()操作Happens-Before线程T2的lock()操作;
  3. 传递性规则:线程 T1的value+=1 Happens-Before 线程 T2 的 lock() 操作。
class SampleLock {
  volatile int state;
  // 加锁
  lock() {
    // 省略代码无数
    state = 1;
  }
  // 解锁
  unlock() {
    // 省略代码无数
    state = 0;
  }
}

可重入锁

如果你细心观察,会发现我们创建的锁的具体类名是ReentrantLock,这个翻译过来叫 可重入锁所谓可重入锁,顾名思义,指的是线程可以重复获取同一把锁。例如下面代码中,当线程T1执行到 ① 处时,已经获取到了锁 rtl ,当在 ① 处调用 get()方法时,会在 ② 再次对锁 rtl 执行加锁操作。此时,如果锁 rtl 是可重入的,那么线程T1可以再次加锁成功;如果锁 rtl 是不可重入的,那么线程T1此时会被阻塞。

除了可重入锁,可能你还听说过可重入函数,可重入函数怎么理解呢?指的是线程可以重复调用?显然不是,所谓 可重入函数,指的是多个线程可以同时调用该函数,每个线程都能得到正确结果;同时在一个线程内支持线程切换,无论被切换多少次,结果都是正确的。多线程可以同时执行,还支持线程切换,这意味着什么呢?线程安全啊。所以,可重入函数是线程安全的。

class X {
  private final Lock rtl =
  new ReentrantLock();
  int value;
  public int get() {
    // 获取锁
    rtl.lock();         ②
    try {
      return value;
    } finally {
      // 保证锁能释放
      rtl.unlock();
    }
  }
  public void addOne() {
    // 获取锁
    rtl.lock();
    try {
      value = 1 + get(); ①
    } finally {
      // 保证锁能释放
      rtl.unlock();
    }
  }
}

公平锁与非公平锁

在使用ReentrantLock的时候,你会发现ReentrantLock这个类有两个构造函数,一个是无参构造函数,一个是传入fair参数的构造函数。fair参数代表的是锁的公平策略,如果传入true就表示需要构造一个公平锁,反之则表示要构造一个非公平锁。

//无参构造函数:默认非公平锁
public ReentrantLock() {
    sync = new NonfairSync();
}
//根据公平策略参数创建锁
public ReentrantLock(boolean fair){
    sync = fair ? new FairSync()
                : new NonfairSync();
}

在前面我们谈到入口等待队列,锁都对应着一个等待队列,如果一个线程没有获得锁,就会进入等待队列,当有线程释放锁的时候,就需要从等待队列中唤醒一个等待的线程。如果是公平锁,唤醒的策略就是谁等待的时间长,就唤醒谁,很公平;如果是非公平锁,则不提供这个公平保证,有可能等待时间短的线程反而先被唤醒。

用锁的最佳实践

用锁虽然能解决很多并发问题,但是风险也是挺高的。可能会导致死锁,也可能影响性能。这方面有是否有相关的最佳实践呢?有,还很多。但是我觉得最值得推荐的是并发大师Doug Lea《Java并发编程:设计原则与模式》一书中,推荐的三个用锁的最佳实践,它们分别是:

  1. 永远只在更新对象的成员变量时加锁
  2. 永远只在访问可变的成员变量时加锁
  3. 永远不在调用其他对象的方法时加锁

这三条规则,前两条估计你一定会认同,最后一条你可能会觉得过于严苛。但是我还是倾向于你去遵守,因为调用其他对象的方法,实在是太不安全了,也许“其他”方法里面有线程sleep()的调用,也可能会有奇慢无比的I/O操作,这些都会严重影响性能。更可怕的是,“其他”类的方法可能也会加锁,然后双重加锁就可能导致死锁。

并发问题,本来就难以诊断,所以你一定要让你的代码尽量安全,尽量简单,哪怕有一点可能会出问题,都要努力避免。

下面我们谈谈另外一个话题:Dubbo如何用管程实现异步转同步?

Java 语言内置的管程里只有一个条件变量,而Lock&Condition实现的管程是支持多个条件变量的,这是二者的一个重要区别。刚刚我们讲了Java SDK并发包里的Lock有别于synchronized隐式锁的三个特性:能够响应中断、支持超时和非阻塞地获取锁。而Java SDK并发包里的Condition, 实现了管程模型里面的条件变量

在很多并发场景下,支持多个条件变量能够让我们的并发程序可读性更好,实现起来也更容易。例如,实现一个阻塞队列,就需要两个条件变量。

那如何利用两个条件变量快速实现阻塞队列呢?

一个阻塞队列,需要两个条件变量,一个是队列不空(空队列不允许出队),另一个是队列不满(队列已满不允许入队)

public class BlockedQueue<T>{
  final Lock lock =
    new ReentrantLock();
  // 条件变量:队列不满
  final Condition notFull =
    lock.newCondition();
  // 条件变量:队列不空
  final Condition notEmpty =
    lock.newCondition();

  // 入队
  void enq(T x) {
    lock.lock();
    try {
      while (队列已满){
        // 等待队列不满
        notFull.await();
      }
      // 省略入队操作...
      //入队后,通知可出队
      notEmpty.signal();
    }finally {
      lock.unlock();
    }
  }
  // 出队
  void deq(){
    lock.lock();
    try {
      while (队列已空){
        // 等待队列不空
        notEmpty.await();
      }
      // 省略出队操作...
      //出队后,通知可入队
      notFull.signal();
    }finally {
      lock.unlock();
    }
  }
}

这里你需要注意,Lock和Condition实现的管程, **线程等待和通知需要调用await()、signal()、signalAll()**,它们的语义和wait()、notify()、notifyAll()是相同的。但是不一样的是,Lock&Condition实现的管程里只能使用前面的await()、signal()、signalAll(),而后面的wait()、notify()、notifyAll()只有在synchronized实现的管程里才能使用。如果一不小心在Lock&Condition实现的管程里调用了wait()、notify()、notifyAll(),那程序可就彻底玩儿完了。

Java SDK并发包里的Lock和Condition不过就是管程的一种实现而已,管程你已经很熟悉了,那Lock和Condition的使用自然是小菜一碟。下面我们就来看看在知名项目Dubbo中,Lock和Condition是怎么用的。不过在开始介绍源码之前,我还先要介绍两个概念:同步和异步。

同步与异步

什么时同步和异步? 通俗点来讲就是调用方是否需要等待结果,如果需要等待结果,就是同步;如果不需要等待结果,就是异步

比如在下面的代码里,有一个计算圆周率小数点后100万位的方法 pai1M(),这个方法可能需要执行俩礼拜,如果调用 pai1M() 之后,线程一直等着计算结果,等俩礼拜之后结果返回,就可以执行 printf("hello world") 了,这个属于同步;如果调用 pai1M() 之后,线程不用等待计算结果,立刻就可以执行 printf("hello world"),这个就属于异步。

// 计算圆周率小说点后100万位
String pai1M() {
  //省略代码无数
}

pai1M()
printf("hello world")

同步,是Java代码默认的处理方式。如果你想让你的程序支持异步,可以通过下面两种方式来实现:

  1. 调用方创建一个子线程,在子线程中执行方法调用,这种调用我们称为异步调用;
  2. 方法实现的时候,创建一个新的线程执行主要逻辑,主线程直接return,这种方法我们一般称为异步方法。

Dubbo源码分析

其实在编程领域,异步的场景还是挺多的,比如TCP协议本身就是异步的,我们工作中经常用到的RPC调用, 在TCP协议层面,发送完RPC请求后,线程是不会等待RPC的响应结果的。可能你会觉得奇怪,平时工作中的RPC调用大多数都是同步的啊?这是怎么回事呢?

其实很简单,一定是有人帮你做了异步转同步的事情。例如目前知名的RPC框架Dubbo就给我们做了异步转同步的事情,那它是怎么做的呢?下面我们就来分析一下Dubbo的相关源码。

对于下面一个简单的RPC调用,默认情况下sayHello()方法,是个同步方法,也就是说,执行service.sayHello(“dubbo”)的时候,线程会停下来等结果。

DemoService service = 初始化部分省略
String message =
  service.sayHello("dubbo");
System.out.println(message);

如果此时你将调用线程dump出来的话,会是下图这个样子,你会发现调用线程阻塞了,线程状态是TIMED_WAITING。本来发送请求是异步的,但是调用线程却阻塞了,说明Dubbo帮我们做了异步转同步的事情。通过调用栈,你能看到线程是阻塞在DefaultFuture.get()方法上,所以可以推断:Dubbo异步转同步的功能应该是通过DefaultFuture这个类实现的。

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调用栈信息

不过为了理清前后关系,还是有必要分析一下调用DefaultFuture.get()之前发生了什么。DubboInvoker的108行调用了DefaultFuture.get(),这一行很关键,我稍微修改了一下列在了下面。这一行先调用了request(inv, timeout)方法,这个方法其实就是发送RPC请求,之后通过调用get()方法等待RPC返回结果。

public class DubboInvoker{
  Result doInvoke(Invocation inv){
    // 下面这行就是源码中108行
    // 为了便于展示,做了修改
    return currentClient
      .request(inv, timeout)
      .get();
  }
}

DefaultFuture这个类是很关键,我把相关的代码精简之后,列到了下面。不过在看代码之前,你还是有必要重复一下我们的需求:当RPC返回结果之前,阻塞调用线程,让调用线程等待;当RPC返回结果后,唤醒调用线程,让调用线程重新执行。不知道你有没有似曾相识的感觉,这不就是经典的等待-通知机制吗?这个时候想必你的脑海里应该能够浮现出管程的解决方案了。有了自己的方案之后,我们再来看看Dubbo是怎么实现的。

// 创建锁与条件变量
private final Lock lock
    = new ReentrantLock();
private final Condition done
    = lock.newCondition();

// 调用方通过该方法等待结果
Object get(int timeout){
  long start = System.nanoTime();
  lock.lock();
  try {
 while (!isDone()) {
   done.await(timeout);
      long cur=System.nanoTime();
   if (isDone() ||
          cur-start > timeout){
     break;
   }
 }
  } finally {
 lock.unlock();
  }
  if (!isDone()) {
 throw new TimeoutException();
  }
  return returnFromResponse();
}
// RPC结果是否已经返回
boolean isDone() {
  return response != null;
}
// RPC结果返回时调用该方法
private void doReceived(Response res) {
  lock.lock();
  try {
    response = res;
    if (done != null) {
      done.signal();
    }
  } finally {
    lock.unlock();
  }
}

调用线程通过调用get()方法等待RPC返回结果,这个方法里面,你看到的都是熟悉的“面孔”:调用lock()获取锁,在finally里面调用unlock()释放锁;获取锁后,通过经典的在循环中调用await()方法来实现等待。

当RPC结果返回时,会调用doReceived()方法,这个方法里面,调用lock()获取锁,在finally里面调用unlock()释放锁,获取锁后通过调用signal()来通知调用线程,结果已经返回,不用继续等待了。

至此,Dubbo里面的异步转同步的源码就分析完了,有没有觉得还挺简单的?最近这几年,工作中需要异步处理的越来越多了,其中有一个主要原因就是有些API本身就是异步API。例如websocket也是一个异步的通信协议,如果基于这个协议实现一个简单的RPC,你也会遇到异步转同步的问题。现在很多公有云的API本身也是异步的,例如创建云主机,就是一个异步的API,调用虽然成功了,但是云主机并没有创建成功,你需要调用另外一个API去轮询云主机的状态。如果你需要在项目内部封装创建云主机的API,你也会面临异步转同步的问题,因为同步的API更易用。

总结

管程是一个解决并发问题的模型,你可以参考医院就医的流程来加深理解。理解这个模型的重点在于理解条件变量及其等待队列的工作原理。

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语言内置的管程里只有一个条件变量。具体如下图所示。

alt

Java内置的管程方案(synchronized)使用简单,synchronized关键字修饰的代码块,在编译期会自动生成相关加锁和解锁的代码,但是仅支持一个条件变量;而Java SDK并发包实现的管程支持多个条件变量,不过并发包里的锁,需要开发人员自己进行加锁和解锁操作。

并发编程里两大核心问题——互斥和同步,都可以由管程来帮你解决。学好管程,理论上所有的并发问题你都可以解决,并且很多并发工具类底层都是管程实现的,所以学好管程,就是相当于掌握了并发编程的基石。

Java SDK 并发包里的Lock接口里面的每个方法,你可以感受到,都是经过深思熟虑的。除了支持类似synchronized隐式加锁的lock()方法外,还支持超时、非阻塞、可中断的方式获取锁,这三种方式为我们编写更加安全、健壮的并发程序提供了很大的便利。

除了并发大师Doug Lea推荐的三个最佳实践外,你也可以参考一些诸如:减少锁的持有时间、减小锁的粒度等业界广为人知的规则,其实本质上它们都是相通的,不过是在该加锁的地方加锁而已。

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W25Q128FV串行Flash存储器由65536页组成&#xff0c;每一页256字节&#xff0c;总共128Mbit&#xff0c;相当于16M字节的存储空间。一次写入可操作高达256字节&#xff0c;擦除可以按16个页擦除&#xff08;即一个Sector&#xff09;&#xff0c;128个页擦除&#xff08;八个Se…

元宇宙营销策略、玩法与案例

“元宇宙”依旧是当下品牌创新营销的重要形式&#xff0c;从时趣的行业观察来看&#xff0c;大量品牌方都有着元宇宙的营销意向&#xff0c;但在营销落地上存在不同的进度。一个显而易见的事实是&#xff0c;元宇宙不仅仅是一个虚拟的游戏空间&#xff0c;更是一个未来人人都会…

泛型编程 之模板(template)

C另一种编程思想称为 泛型编程&#xff0c;主要利用的技术就是模板 目录 C另一种编程思想称为 泛型编程&#xff0c;主要利用的技术就是模板 一、概念 二、函数模板 1、语法与使用&#xff1a; 2、函数模板注意事项 3、普通函数与函数模板的区别 4、普通函数与函数模板的调用规…

“探究二叉搜索树:从原理到实现“

&#x1f4d6;作者介绍&#xff1a;22级树莓人&#xff08;计算机专业&#xff09;&#xff0c;热爱编程&#xff1c;目前在c&#xff0b;&#xff0b;阶段>——目标Windows&#xff0c;MySQL&#xff0c;Qt&#xff0c;数据结构与算法&#xff0c;Linux&#xff0c;多线程&…

数量形状遗传率及计算方法

数量性状的遗传率/遗传力(heritability) (1)表型值及其方差的分量 1. 表型值及其剖分 某数量性状的表型值就是实际所度量或观察到的数值。表型值受许多外界因素如士壤、肥力、水分、光照、温度等的改变而发生变异&#xff0c;这种变异归因于环境因素。任何一个数量性状的表现…

SentiBank Dector上手指南

​ 官网链接&#xff1a;https://www.ee.columbia.edu/ln/dvmm/vso/download/sentibank.html SentiBank Detector可以抽取图片中的形容词-名词对&#xff0c;之前一直看到&#xff0c;这次复现模型才第一次用到&#xff0c;上手的时候有点手足无措&#xff0c;因为官网在如何使…

傅里叶变换解析

p.s.本文无论是cos还是sin&#xff0c;都统一用“正弦波”(Sine Wave)一词来代表简谐波。 一、什么是频域 从我们出生&#xff0c;我们看到的世界都以时间贯穿&#xff0c;股票的走势、人的身高、汽车的轨迹都会随着时间发生改变。这种以时间作为参照来观察动态世界的方法我们称…

自动驾驶技术的优势、局限性及未来发展趋势

自动驾驶技术是当前汽车行业的热门话题之一。该技术的发展&#xff0c;不仅可以提高车辆的安全性和行驶效率&#xff0c;还可以为人们的出行带来更多便利。但与此同时&#xff0c;自动驾驶技术也存在着许多争议和挑战。接下来从以下四个方面谈一下我对自动驾驶技术的看法。 一…

贝叶斯决策理论

贝叶斯决策理论的相关知识 贝叶斯的思想&#xff1a;顾名思义&#xff0c;贝叶斯决策论是利用概率来进行决策&#xff0c;是概率框架下的方法。贝叶斯决策论是利用概率的不同分类决策与相应的决策代价之间的平衡&#xff0c;核心思想是决策问题可以通过概率的形式来描述。 1.…

数量性状基因座QTL及其作图

数量性状基因座作图原理与步骤 经典的数量遗传分析方法 ->只能分析控制数量性状表现的众多基因的综合遗传效应,无法准确鉴别基因的数目、单个基因在染色体上的位置和遗传效应 (1)数量性状基因座(QTL) Quantitative trait loci: QTL 数量性状位点(基因座) 所谓QTL是指通过…

基于TCP的C/S模型代码实现

欢迎关注博主 Mindtechnist 或加入【Linux C/C/Python社区】一起学习和分享Linux、C、C、Python、Matlab&#xff0c;机器人运动控制、多机器人协作&#xff0c;智能优化算法&#xff0c;滤波估计、多传感器信息融合&#xff0c;机器学习&#xff0c;人工智能等相关领域的知识和…

自学C#,要懂得善用MSDN

很多初学者学习编程&#xff0c;都会通过看别人写的教程、或者录制的视频&#xff0c;来学习。 这是一个非常好的途径&#xff0c;因为这个是非常高效的。 但是这样&#xff0c;存在两个问题&#xff1a; 1、教程不够全面&#xff1a;任何再好的教程&#xff0c;都无法囊括所…

Java 输出机制 数据类型 基本数据类型转换 基本数据类型和String类型的转换

目录 一、输出机制 1.print和println的差别 2.可接收不同类型参数 3.输出函数中 符号的使用 二、数据类型 1.整型类型 2.浮点类型 3.字符类型 三、基本数据类型转换 1.自动类型转换 2.强制类型转换 3.练习题 四、基本数据类型和String类型的转换 1.基本类型转S…

论文写作精品课程

本文介绍了一些论文写作的在线课程&#xff0c;方便读者朋友们自学&#xff0c;提高论文写作的能力。论文写作的在线课程非常多&#xff0c;读者朋友们也可以在网上自行搜索&#xff0c;选择适合自己的在线课程进行学习。如需要打开课程的网站&#xff0c;请复制课程的网址到浏…

PostgreSQL16中pg_dump的LZ4和ZSTD压缩

PostgreSQL16中pg_dump的LZ4和ZSTD压缩 pg_dump压缩lz4和zstd LZ4和ZSTD压缩算法合入了PG16。LZ4补丁的作者是Georgios Kokolatos。由Tomas Vondra提交。由Michael Paquier、Rachel Heaton、Justin Pryzby、Shi Yu 和 Tomas Vondra 审阅。提交消息是&#xff1a; Expand pg_dum…

【Java EE初阶】计算机简介及多线程之创建线程

目录 1.计算机发展史 2.冯诺依曼体系 3.操作系统 操作系统的作用&#xff1a; 4.进程 1.PID&#xff08;进程编号&#xff09; 2.内存指针 应用程序申请到的内存中的首地址 3.文件描述符表 问&#xff1a;什么是并发&#xff1f;什么是并行&#xff1f; 4.进程的优先级&a…

Tomcat8和Tomcat9乱码问题

今天新开了一个小项目&#xff0c;我丢&#xff0c;乱码了&#xff0c;咋回事&#xff0c;好久没遇到过了&#xff0c;都忘了咋回事。今天必须记录下来&#xff0c;避免继续踩坑 Tomcat 8 不需要进行任何配置即可&#xff0c;它默认的是GBK&#xff0c;而win10 win7 默认的也是…