标签：Monitor lock Guard value guard 监视器 Guava monitor

前言：对于一个控制锁的业务场景来说，有简单的也有复杂的，最简单的就是判断一个对象是否是null。再复杂点就是对于一个复杂条件的判断。 判断的话如果是一个boolean类型，guava提供了一个监视器类来实现， 相比传统java提供的ReentrantLock,synchronized,他提供了很大的便利性。好，我们一探窥见。

1、Monitor介绍

此类旨在代替ReentrantLock。与使用的代码相比，使用的代码Monitor 不易出错且可读性强ReentrantLock，而不会造成明显的性能损失。 Monitor通过优化条件的评估和信号传递，甚至具有提高性能的潜力。信令是完全 隐式的。通过消除显式的信号传递， 此类可以保证在条件变为真时不会唤醒一个线程（不会由于使用引起“信号风暴” Condition.signalAll）， 并且不会丢失信号（由于对的不正确使用而不会导致“挂起” Condition.signal）。 在调用任何具有void返回类型的enter方法时，应始终紧随其后的是try / finally块，以确保当前线程干净地离开监视器：

   // 实现就是包装了重入锁的lock.lock()
   monitor.enter();
   try {
     // do things while occupying the monitor
   } finally {
     monitor.leave();
   }

对任何带有boolean返回类型的enter方法的调用应始终作为包含try / finally块的if语句的条件出现，以确保当前线程干净地离开监视器：

    // 实现就是包装了重入锁的lock.tryLock()
   if (monitor.tryEnter()) {
     try {
       // do things while occupying the monitor
     } finally {
       monitor.leave();
     }
   } else {
     // do other things since the monitor was not available
   }

1、与synchronized、ReentrantLock比较

下面的例子显示使用表达一个简单的线程持有人synchronized， ReentrantLock和Monitor。

• synchronized

该版本是最少的代码行，主要是因为所使用的同步机制已内置在语言和运行时中。但是程序员必须记住要避免几个常见的错误：wait()必须在while而不是if，并且 notifyAll()必须使用，notify()因为必须等待两个不同的逻辑条件。

   public class SafeBox<V> {
     private V value;

     public synchronized V get() throws InterruptedException {
       while (value == null) {
         wait();
       }
       V result = value;
       value = null;
       notifyAll();
       return result;
     }

     public synchronized void set(V newValue) throws InterruptedException {
       while (value != null) {
         wait();
       }
       value = newValue;
       notifyAll();
     }
   }

• ReentrantLock

该版本比synchronized版本更为冗长，并且仍然需要程序员记住要使用while而不是if。但是，一个优点是我们可以引入两个单独的Condition对象，这使我们可以使用signal()代替signalAll()，这可能会带来性能上的好处。

   public class SafeBox<V> {
     private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
     private final Condition valuePresent = lock.newCondition();
     private final Condition valueAbsent = lock.newCondition();
     private V value;

     public V get() throws InterruptedException {
       lock.lock();
       try {
         while (value == null) {
           valuePresent.await();
         }
         V result = value;
         value = null;
         valueAbsent.signal();
         return result;
       } finally {
         lock.unlock();
       }
     }

     public void set(V newValue) throws InterruptedException {
       lock.lock();
       try {
         while (value != null) {
           valueAbsent.await();
         }
         value = newValue;
         valuePresent.signal();
       } finally {
         lock.unlock();
       }
     }
   }

• Monitor

此版本在Guard对象周围添加了一些详细信息，但从get和set方法中删除了相同的详细信息，甚至更多。 Monitor实现了与上述ReentrantLock版本中手动编码相同的有效信令。 最后，程序员不再需要手动编写等待循环的代码，因此不必记住要使用while代替if。

   public class SafeBox<V> {
     private final Monitor monitor = new Monitor();
     private final Monitor.Guard valuePresent = new Monitor.Guard(monitor) {
       public boolean isSatisfied() {
         return value != null;
       }
     };
     private final Monitor.Guard valueAbsent = new Monitor.Guard(monitor) {
       public boolean isSatisfied() {
         return value == null;
       }
     };
     private V value;

     public V get() throws InterruptedException {
       monitor.enterWhen(valuePresent);
       try {
         V result = value;
         value = null;
         return result;
       } finally {
         monitor.leave();
       }
     }

     public void set(V newValue) throws InterruptedException {
       monitor.enterWhen(valueAbsent);
       try {
         value = newValue;
       } finally {
         monitor.leave();
       }
     }
   }

2、Monitor原理

• 首先得了解下Monitor结构

private final boolean fair;
private final ReentrantLock lock;
private Guard activeGuards = null;

从上面结构可以看出来，Monitor也有公平非公平之分，因为他底层也是基于lock封装的，比较创新 的是有个activeGuards的Guard，那么得再仔细了解下Guard类。

• Guard类结构

final Monitor monitor;
final Condition condition;
int waiterCount = 0;
Guard next;

public abstract boolean isSatisfied();

警卫类是依赖一个monitor，没有monitor也就没有必要警卫了。 condition的作用就是关联一个锁条件，锁条件的实现是重写抽象方法isSatisfied。 waiterCount，意思是重入的次数，其实就是想知道是第一次还是最后一次，最后一次需要替换next指针。

结构看明白了，那么进入正题，看下如何做到加锁和写锁。

• Monitor加锁

已enterWhen为例：

public void enterWhen(Guard guard) throws InterruptedException {
    // null判断，没什么好说的
    if (guard.monitor != this) {
      throw new IllegalMonitorStateException();
    }
    // 减少指针引用路径
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    // 锁是否被当前线程持有
    boolean signalBeforeWaiting = lock.isHeldByCurrentThread();
    // 尝试获取锁
    lock.lockInterruptibly();

    boolean satisfied = false;
    try {
        // 警卫是否安全，不安全则等待
      if (!guard.isSatisfied()) {
        // 等待警卫通知
        await(guard, signalBeforeWaiting);
      }
      satisfied = true;
    } finally {
      if (!satisfied) {
        leave();
      }
    }
  }

  private void await(Guard guard, boolean signalBeforeWaiting) throws InterruptedException {
    // 等待是否先通知，当前线程已经拿到锁了，进行看下一个等待对象
    if (signalBeforeWaiting) {
      signalNextWaiter();
    }
    // 第一次开始等待，就是记录下waiterCount
    beginWaitingFor(guard);
    try {
      do {
        // 第一次开始await
        guard.condition.await();
        // 看条件，其实和那种最普通的写法是一样的
      } while (!guard.isSatisfied());
    } finally {
      // 记录下waiterCount，判断是否需要执行next警卫
      endWaitingFor(guard);
    }
  }  


  private void signalNextWaiter() {
    for (Guard guard = activeGuards; guard != null; guard = guard.next) {
      if (isSatisfied(guard)) {
        guard.condition.signal();
        break;
      }
    }
  }

  private void beginWaitingFor(Guard guard) {
    int waiters = guard.waiterCount++;
    if (waiters == 0) {
      // push guard onto activeGuards
      guard.next = activeGuards;
      activeGuards = guard;
    }
  }

  private void endWaitingFor(Guard guard) {
    int waiters = --guard.waiterCount;
    if (waiters == 0) {
      // unlink guard from activeGuards
      for (Guard p = activeGuards, pred = null; ; pred = p, p = p.next) {
        if (p == guard) {
          if (pred == null) {
            activeGuards = p.next;
          } else {
            pred.next = p.next;
          }
          p.next = null; // help GC
          break;
        }
      }
    }
  }

• Monitor解锁

解锁相对加锁步骤少了很多，finally里面进行unlock释放锁

 /**
   * Leaves this monitor. May be called only by a thread currently occupying this monitor.
   */
  public void leave() {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    try {
      // No need to signal if we will still be holding the lock when we return
      if (lock.getHoldCount() == 1) {
        signalNextWaiter();
      }
    } finally {
      lock.unlock(); // Will throw IllegalMonitorStateException if not held
    }
  }

写在最后

这里就简单分析下Monitor的实现了，点到为止，可以看出通过抽象Monitor和Guard，把锁条件进行封装，有点策略和单个责任链模式的意思， 这么想可能是google程序员觉得jdk的lock还是不够抽象，所以再封装了一层。

写这篇文章也就花了半个多小时的时间，发现3篇文章一写确实越来越顺了，也有可能分析的还是过于表面，但是确实写完比看完一个东西能理解更深入。

这里感觉有个学习深度的总结还真有道理。

知识学习的层次是：看懂 < 说出来 < 写出来并能让别人也懂

扫描二维码，关注公众号“猿必过”

回复 “面试题” 自行领取吧。

微信群交流讨论，请添加微信号：zyhui98，备注：面试题加群

本文由猿必过 YBG 发布 禁止未经授权转载，违者依法追究相关法律责任 如需授权可联系：zhuyunhui@yuanbiguo.com

标签：Monitor,lock,Guard,value,guard,监视器,Guava,monitor
来源： https://blog.csdn.net/zyhui98/article/details/115422732

本站声明： 1. iCode9 技术分享网（下文简称本站）提供的所有内容，仅供技术学习、探讨和分享；
2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
3. 关于本站的所有言论和文字，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
4. 本站文章均是网友提供，不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属；如您发现该文章侵犯了您的权益，可联系我们第一时间进行删除；
5. 本站为非盈利性的个人网站，所有内容不会用来进行牟利，也不会利用任何形式的广告来间接获益，纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。