我们首先开发一个BusyFlag的类,类似于C++中的Simaphore。
publicclassBusyFlag{
protectedThreadbusyflag=null;
protectedintbusycount=0;
publicsynchronizedvoidgetBusyFlag(){
while(tryGetBusyFlag()==false){
try{
wait();
}catch(Exceptione){}
}
}
privatesynchronizedbooleantryGetBusyFlag(){
if(busyflag==null){
busyflag=Thread.currentThread();
busycount=1;
returntrue;
}
if(busyflag==Thread.currentThread()){
busycount++;
returntrue;
}
returnfalse;
}
publicsynchronizedvoidfreeBusyFlag(){
if(getOwner()==Thread.currentThread()){
busycount--;
if(busycount==0){
busyflag=null;
notify();
}
}
}
publicsynchronizedThreadgetOwner(){
returnbusyflag;
}
}
注:参考ScottOaks&HenryWong《JavaThread》
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:
importjava.util.Collections;
importjava.util.HashMap;
importjava.util.Map;
classAccount{
Stringname;
//floatamount;
BusyFlagflag=newBusyFlag();
//使用一个Map模拟持久存储
staticMapstorage=newHashMap();
static{
storage.put("John",newFloat(1000.0f));
storage.put("Mike",newFloat(800.0f));
}
staticMapaccounts=Collections.synchronizedMap(newHashMap());
privateAccount(Stringname){
this.name=name;
//this.amount=((Float)storage.get(name)).floatValue();
}
publicsynchronizedstaticAccountgetAccount(Stringname){
if(accounts.get(name)==null)
accounts.put(name,newAccount(name));
return(Account)accounts.get(name);
}
publicsynchronizedvoiddeposit(floatamt){
floatamount=((Float)storage.get(name)).floatValue();
storage.put(name,newFloat(amount+amt));
}
publicsynchronizedvoidwithdraw(floatamt)throwsInsufficientBalanceException{
floatamount=((Float)storage.get(name)).floatValue();
if(amount>=amt)
amount-=amt;
else
thrownewInsufficientBalanceException();
storage.put(name,newFloat(amount));
}
publicfloatgetBalance(){
floatamount=((Float)storage.get(name)).floatValue();
returnamount;
}
publicvoidlock(){
flag.getBusyFlag();
}
publicvoidunlock(){
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:
publicclassATM{
Accountacc;
//作为演示,省略了密码验证
publicsynchronizedbooleanlogin(Stringname){
if(acc!=null)
thrownewIllegalArgumentException("Alreadyloggedin!");
acc=Account.getAccount(name);
acc.lock();
returntrue;
}
publicvoiddeposit(floatamt){
acc.deposit(amt);
}
publicvoidwithdraw(floatamt)throwsInsufficientBalanceException{
acc.withdraw(amt);
}
publicfloatgetBalance(){
returnacc.getBalance();
}
publicsynchronizedvoidlogout(){
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DougLea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:
Lockl=...;
l.lock();
try{
//accesstheresourceprotectedbythislock
}finally{
l.unlock();
}