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Java多线程同步教程－－BusyFlag或Lock (下)

作者：文章来源：
发布日期：2007年04月13日

请首先阅读上篇：
Java多线程同步教程－－BusyFlag或Lock (上)

我们首先开发一个BusyFlag的类，类似于C++中的Simaphore。

public class BusyFlag {
protected Thread busyflag = null;
protected int busycount = 0;
public synchronized void getBusyFlag() {
while (tryGetBusyFlag() == false) {
try {
wait();
} catch (Exception e) {}
}
}
private synchronized boolean tryGetBusyFlag() {
if (busyflag == null) {
busyflag = Thread.currentThread();
busycount = 1;
return true;
}
if (busyflag == Thread.currentThread()) {
busycount++;
return true;
}
return false;
}
public synchronized void freeBusyFlag() {
if(getOwner()== Thread.currentThread()) {
busycount--;
if(busycount==0) {
busyflag = null;
notify();
}
}
}
public synchronized Thread getOwner() {
return busyflag;
}
}

注：参考Scott Oaks & Henry Wong《Java Thread》

BusyFlag有3个公开方法：getBusyFlag, freeBusyFlag, getOwner，分别用于获取忙标志、释放忙标志和获取当前占用忙标志的线程。使用这个BusyFlag也非常地简单，只需要在需要锁定的地方，调用BusyFlag的getBusyFlag()，在对锁定的资源使用完毕时，再调用改BusyFlag的freeBusyFlag()即可。下面我们开始改造上篇中的Account和ATM类，并应用BusyFlag工具类使得同时只有一个线程能够访问同一个账户的目标得以实现。首先，要改造Account类，在Account中内置了一个BusyFlag对象，并通过此标志对象对Account进行锁定和解锁：

import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
class Account {
String name;
//float amount;
BusyFlag flag = new BusyFlag();
//使用一个Map模拟持久存储
static Map storage = new HashMap();
static {
storage.put("John", new Float(1000.0f));
storage.put("Mike", new Float(800.0f));
}
static Map accounts = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
private Account(String name) {
this.name = name;
//this.amount = ((Float)storage.get(name)).floatValue();
}
public synchronized static Account getAccount (String name) {
if (accounts.get(name) == null)
accounts.put(name, new Account(name));
return (Account) accounts.get(name);
}
public synchronized void deposit(float amt) {
float amount = ((Float)storage.get(name)).floatValue();
storage.put(name, new Float(amount + amt));
}
public synchronized void withdraw(float amt) throws InsufficientBalanceException {
float amount = ((Float)storage.get(name)).floatValue();
if (amount >= amt)
amount -= amt;
else
throw new InsufficientBalanceException();
storage.put(name, new Float(amount));
}
public float getBalance() {
float amount = ((Float)storage.get(name)).floatValue();
return amount;
}
public void lock() {
flag.getBusyFlag();
}
public void unlock() {
flag.freeBusyFlag();
}
}

新的Account提供了两个用于锁定的方法：lock()和unlock()，供Account对象的客户端在需要时锁定Account和解锁Account，Account通过委托给BusyFlag来提供这个机制。另外，大家也发现了，新的Account中提供了对Account对象的缓存，同时去除了public的构造方法，改为使用一个静态工厂方法供用户获取Account的实例，这样做也是有必要的，因为我们希望所有的ATM机同时只能有一个能够对同一个Account进行操作，我们在Account上的锁定是对一个特定Account对象进行加锁，如果多个ATM同时实例化多个同一个user的Account对象，那么仍然可以同时操作同一个账户。所以，要使用这种机制就必须保证Account对象在系统中的唯一性，所以，这儿使用一个Account的缓存，并将Account的构造方法变为私有的。你也可以说，通过在Account类锁上进行同步，即将Account中的BusyFlag对象声明为static的，但这样就使同时只能有一台ATM机进行操作了。这样，在一台ATM机在操作时，全市其它的所有的ATM机都必须等待。
另外必须注意的一点是：Account中的getAccount()方法必须同步，否则，将有可能生成多个Account对象，因为可能多个线程同时到达这个方法，并监测到accounts中没有“John”的Account实例，从而实例化多个John的Account实例。s

ATM类只需作少量改动，在login方法中锁定Account，在logout方法中解锁：

public class ATM {
Account acc;
//作为演示，省略了密码验证
public synchronized boolean login(String name) {
if (acc != null)
throw new IllegalArgumentException("Already logged in!");
acc = Account.getAccount(name);
acc.lock();
return true;
}
public void deposit(float amt) {
acc.deposit(amt);
}
public void withdraw(float amt) throws InsufficientBalanceException {
acc.withdraw(amt);
}
public float getBalance() {
return acc.getBalance();
}
public synchronized void logout () {
acc.unlock();
acc = null;
}
}

ATMTester类不需要做任何修改即可同样运行，同时保证同一个Account同时只能由一个ATM进行操作。解决了上篇提到的多个ATM同时对同一个Account进行操作造成的问题。

在最新的Doug Lea的util.concurrent工具包中（现处于JSR166）提供了类似的并发实用类：ReentrantLock，它实现了java .util.concurrent.locks.Lock接口（将在JDK1.5中发布），它的作用也类似于我们这儿的BusyFlag，实现机制、使用方法也相似。但这是一个工业强度的可重入锁的实现类。在ReentrantLock的API文档中有它的使用示例：

Lock l = ...;
l.lock();
try {
// access the resource protected by this lock
} finally {
l.unlock();
}

关于Doug Lea的util.concurrent包的详细信息请参见：http://gee.cs.oswego.edu/dl/classes/EDU/oswego/cs/dl/util/concurrent/intro.html

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