饥饿和公平

参考URL：Java并发性和多线程介绍

 

1.饥饿，一直得不到cpu的时间。原因：线程的优先级、一直等待进入同步块、一直得不到唤醒。

2.提高公平性，用锁代替同步块

同步代码块不能保证线程是按次序执行的，公平是要每个线程都能执行，防止饥饿

public class Synchronizer{
    Lock lock = new Lock();
    public void doSynchronized() throws InterruptedException{
        this.lock.lock();
        // ......
        this.lock.unlock();
    }
}

3.公平锁的实现！！！

public class FairLock {
    private boolean           isLocked       = false;
    private Thread            lockingThread  = null;
    private List<QueueObject> waitingThreads =
            new ArrayList<QueueObject>();

    public void lock() throws InterruptedException{
        QueueObject queueObject           = new QueueObject();
        boolean     isLockedForThisThread = true;
        synchronized(this){
            waitingThreads.add(queueObject);
        }

        while(isLockedForThisThread){
          synchronized(this){
            isLockedForThisThread =
                isLocked || waitingThreads.get(0) != queueObject;
            if(!isLockedForThisThread){
                isLocked = true;
                waitingThreads.remove(queueObject);
                lockingThread = Thread.currentThread();
                return;
            }
          }
          try{
            queueObject.doWait();
          }catch(InterruptedException e){
            synchronized(this) { 
                waitingThreads.remove(queueObject); 
            }
            throw e;
          }
    }
  }

  public synchronized void unlock(){
    if(this.lockingThread != Thread.currentThread()){
      throw new IllegalMonitorStateException(
        "Calling thread has not locked this lock");
    }
    isLocked      = false;
    lockingThread = null;
    if(waitingThreads.size() > 0){
      waitingThreads.get(0).doNotify();
    }
  }
}

public class QueueObject {

    private boolean isNotified = false;

    public synchronized void doWait() throws InterruptedException {

    while(!isNotified){
        this.wait();
    }

    this.isNotified = false;

}

public synchronized void doNotify() {
    this.isNotified = true;
    this.notify();
}

public boolean equals(Object o) {
    return this == o;
}

}

首先注意到lock()方法不在声明为synchronized，取而代之的是对必需同步的代码，在synchronized中进行嵌套。

FairLock新创建了一个QueueObject的实例，并对每个调用lock()的线程进行入队列。调用unlock()的线程将从队列头部获取QueueObject，并对其调用doNotify()，以唤醒在该对象上等待的线程。通过这种方式，在同一时间仅有一个等待线程获得唤醒，而不是所有的等待线程。这也是实现FairLock公平性的核心所在。

请注意，在同一个同步块中，锁状态依然被检查和设置，以避免出现滑漏条件。

还需注意到，QueueObject实际是一个semaphore。doWait()和doNotify()方法在QueueObject中保存着信号。这样做以避免一个线程在调用queueObject.doWait()之前被另一个调用unlock()并随之调用queueObject.doNotify()的线程重入，从而导致信号丢失。

queueObject.doWait()调用放置在synchronized(this)块之外，以避免被monitor嵌套锁死，所以另外的线程可以解锁，只要当没有线程在lock方法的synchronized(this)块中执行即可。

最后，注意到queueObject.doWait()在try – catch块中是怎样调用的。在InterruptedException抛出的情况下，线程得以离开lock()，并需让它从队列中移除。