并发设计模式——保护性暂停（Guarded Suspension）

什么叫做 Guarded Suspension ？

guarded 的意思是”守护、担保“，suspension的意思是”悬挂、停止“，连起来的意思就是”受保护的暂停“。该模式常用在线程访问某个对象时，发现条件不满足，于是便暂时挂起等待条件满足再发起访问。

Guarded Suspension 的应用场景

在并发设计中，很多设计场景都有这种设计模式的影子，比如：

Java中的join、Future、FutureTask
生产消费模式
Worker Thread设计模式
Java并发包中的 ArrayBlockingQueue

等等都使用了这种设计模式。

Guarded Suspension 源码展示

join()

public final synchronized void join(long millis)
throws InterruptedException {long base = System.currentTimeMillis();long now = 0;if (millis < 0) {throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");}if (millis == 0) {while (isAlive()) {wait(0);}} else {while (isAlive()) {long delay = millis - now;if (delay <= 0) {break;}wait(delay);now = System.currentTimeMillis() - base;}}
}

当调用无参join()方法时，就是形参millis = 0，从上面源码可以看出，当millis = 0时，调用线程开始了死等。等待正在执行的线程执行结束。

在Java源码中java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue类中有两个方法是值得关注的：

put()

public void put(E e) throws InterruptedException {checkNotNull(e);final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lockInterruptibly();try {while (count == items.length)notFull.await();enqueue(e);} finally {lock.unlock();}
}

take()

public E take() throws InterruptedException {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lockInterruptibly();try {while (count == 0)notEmpty.await();return dequeue();} finally {lock.unlock();}
}

当Queue容量达到上限时，一个线程调用put() 方法便陷入了无时限的等待，直到Queue容量不再满。

当Queue容量为0时，一个线程调用take() 方法也会陷入无时限的等待，直到Queue容量不为0。

Guarded Suspension 自定义实现

根据Java提供的源码，我们可以自定义设计出一个和 Guarded Suspension 模式有关的项目案例：

在一家餐馆里，来了一位客人点餐，客人点完餐后，厨师就开始做菜，在厨师做菜期间，服务员会根据餐盘中是否有菜判断菜是不是做好了，如果做好了，就去给客户送餐。

代码实现如下：

public class Test {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {log.debug("客户开始点餐");//str1 str2 作为做菜的材料String str1 = "鱼香";String str2 = "肉丝";Object lock = new Object();//str3作为餐盘final String[] str3 = {null};new Thread(() -> {synchronized (lock) {log.debug("厨师开始做菜");try {Thread.sleep(3000L);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}log.debug("厨师把菜做好了, 并装入了盘中");str3[0] = str1 + str2;lock.notify();}}, "厨师").start();Thread.sleep(200);new Thread(() -> {log.debug("服务员开始尝试获取鱼香肉丝");//如果餐盘为空，则表示没有做好if (str3[0] == null) {log.debug("厨师还没做好，获取失败");log.debug("开始等待厨师做菜");synchronized (lock) {}}log.debug("服务员成功获取到了菜");}, "服务员").start();}
}

根据代码的运行结果可以看出，厨师开始做菜后，服务员尝试获取，但发现条件不满足后，便开始了无时限的等待，直到厨师做好了菜，这就是典型的保护性暂停案例。

除了一对一以外，还有一对多，多对多的情况，线程池便是运用了多对多的情况。

并且针对以上代码，我们还可以根据情况给出相应的优化，比如有时限的等待，如果一段时间内未获取到满足的条件，便放弃本次获取等等。

总结

相对来说Guarded Suspension设计模式并不是一个复杂的模式而是比较简单的一个模式，从上面例子中可以看出使用也相对比较简单。Guarded Suspension 的关注点还是在于临界值的是否满足条件。当达到设置的临界值是相关线程会被挂起。在很多的设计场景中都有这种设计模式的影子。