Guarded Suspension Pattern

什么是Guarded Suspension Pattern？

设想一个场景，你在家里换衣服，突然门铃响了，总不能换到一半出去开门吧，于是说：“请稍等”。换完衣服再把房门打开。

当现在不适合马上执行某一个操作的时候，就需要这个想要执行操作的线程进行等待。

这里我们用代码来说明一切：

我们模拟4个人存钱取钱的场景，银行初始金额为0。

package guardedSuspension;public class Bank {private int money = 0;public Bank(){}public synchronized void withDraw(int money){while(this.money-money<0){try {wait();//只要钱不够 就不能进入临界区} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//开始取钱this.money-=money;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"取钱"+money+"，还剩"+this.money);notifyAll();//唤醒所有线程}public synchronized void save(int money){this.money+=money;//存钱System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"存了钱"+money+"，现在银行还剩"+this.money+"元");}
}

然后是实现了Runnable的target：

package guardedSuspension;import java.util.Random;public class PersonRunnable implements Runnable {private Bank bank;PersonRunnable(Bank bank){this.bank = bank;}@Overridepublic void run() {Random random = new Random();int money = random.nextInt(10);//0-9随机数bank.save(money);//存钱int money2 = random.nextInt(10);//0-9随机数bank.withDraw(money2);//取钱}}

最后写一个测试类：

package guardedSuspension;public class Test {public static void main(String[] args) {Bank bank = new Bank();PersonRunnable t1 = new PersonRunnable(bank);new Thread(t1,"Diana").start();new Thread(t1,"Tommy").start();new Thread(t1,"Ginna").start();new Thread(t1,"Jerry").start();}
}

下面是一种运行结果：

现在我们开始来看代码，对于withDraw方法，存在着一个“警戒条件”，也就是只有取钱完money仍然大于0才能执行。

当线程抵达代码段while(this.money-money>0)时，会分成满足警戒条件和不满足警戒条件两种情况，警戒条件（this.money-money>=0）成立时，代码不会进入while块，而是直接进入下一个语句，直接取钱，而不会wait，警戒条件不成立，才会执行wait。

执行wait后线程等着被notify/notifyAll，然而更根本的时，线程在等待警戒条件的成立，等到收到notify/notifyAll时再判断警戒条件成立不成立，如果成立就取钱，否则继续进入wait set。这就是为什么有时候（比如上方的运行结果）程序迟迟不会结束的原因，因为所有人都存钱完了，然后还是不够取，所以那个没有足够钱取的线程就一直呆在wait set了。

整理一下，关于警戒条件的架构使用方法是：

while("警戒条件"的逻辑否定){使用wait等待
}
进行"目的操作"

该模式的时序图如下：

如何理解Guarded Suspension Pattern?

1、有条件的synchronized，在Single Threaded Execution的基础上，只要有一个线程进入临界区间，其他线程就不能进入，而是等待。因此可以称为有条件的synchronized。

2、多线程版的if。多个线程不符合警戒条件就不执行，否则就执行。

忘记更改状态和生命性

wait中的线程会在被notify/notifyAll的时候重新测试警戒条件，如果始终达到不了警戒条件则依然会进入wait set。

如果忘了修改GuardedObject参与者（比如上面的money）的状态，会导致警戒条件永远无法成立，使得线程无法继续前进，使得程序失去生命性。

各种实现方法

1、guarded wait，就像本例的实现，使用wait等待，直到被notify/notifyAll后再次测试警戒条件。使用wait等待的时间，其实就是停止在等待区里停止执行，所以不会浪费Java执行环境的处理时间：

//等待端的范例
while(!ready){wait();
}//唤醒端的范例
ready = true;
notifyAll();

2、busy wait（忙等待），线程不使用wait方法等待，而是使用yield方法（把当前运行机会交给优先级高的线程），然后不断测试条件的实现方法。因此等待中的线程还是运行这，会浪费jvm的时间。yield是Thread的类方法，这个方法不会解除锁，所以这个方法不应该写在synchronized里，否则容易死锁。yield只是放弃当前cpu的使用，让给其他线程，当前线程置为可运行状态。也就是说虽然当前线程调用了yield，还是可能接下来是自己运行，正确示例：

//等待端的范例
while(!ready){Thread.yield();
}

//唤醒端的范例
ready = true;
//没有notify/notifyAll

3、spin lock（自旋锁）。旋转而锁定的意思，表现出条件成立前while循环不断旋转的样子。spin lock有时候意思和guarded wait相同，有时候和guarded wait相同。有时候一开始是busy wait，之后换成guarded wait的方式。另外，有些以硬件实现的同步机制，也称为spin lock。

4、polling（进行调查）。反复检查某个事件是否发生，当发生时，就进行对应处理的方式。

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