自製Java中的Mutex類

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同步問題中，一個很重要的問題是同步的域，什麼是同步的域呢？簡單以 synchronized 這個關鍵字來說，就是它所同步的範圍。並發編程中很多時候出現的問題沒有選好同步範圍所導致的。但現有的同步關鍵字synchronized所能體現出來的對域的控制，估計用過的的人都說不是很理想。這個時候是不是很懷念Windows下所提供的Mutex操作。

現在為了方便我們自己也可以做一個類似Windows的Mutex的類來方便我們對域的控制，下面看這個類的製作過程。

和製作上一個類一樣，我們先來說一下希望這個類完成的功能：

1.調用getMutexFlag()，僅能是並發的線程中的一個繼續執行，其餘的阻塞。

2.調用freeMutexFlag()，執行的線程離開同步塊（臨界區），並能從阻塞線程中釋放一個線程從getMutexFlag()中返回。

3.getMutexFlag()、freeMutexFlag()，都必須是原子操作。

上面這三個條件其實就是對Windows下Mutex的要求。

已開始我們也許會寫出這樣的代碼：

 1 package com.choi; 2  3 public class MutexFlag { 4  5     protected Thread currentThread = null; 6  7     public synchronized void getMutexFalg() { 8         if (currentThread == null) { 9             currentThread = Thread.currentThread();10         }11         while (currentThread != Thread.currentThread()) {12             try {13                 wait();14                 if (currentThread == null) {15                     currentThread = Thread.currentThread();16                 }17             } catch (Exception e) {18             }19         }20     }21     22     public synchronized void freeMutexFlag(){23         if(currentThread!=null){24             currentThread = null;25             try {26                 notify();27             } catch (Exception e) {28             }29         }30     }31 }

這段代碼看起來是沒有問題的，其實這段代碼運行起來確實是沒有問題的，但我們能把它提供給我們的項目組用嗎？答案是不能的，我們來考慮一種情況：

項目組有三個程式員A,B,C A用這個類寫了一個函數(get到Mutex未釋放)，B用這個類寫了一個函數(get到Mutex未釋放),C調用了A和B的函數，用在一個線程中了。則這個線程運行到A時得到了Mutex，運行到B時再去申請Mutex能申請到嗎？看代碼，回答是NO。並申請不到，因為第一個還沒有釋放。Java裡面如果是兩個synchronized嵌套，則沒有問題，第一個得到鎖後，第二個如申請的是同一個鎖，就會自動判斷為已申請到。

我們可以用一個變數來是我們的MutexFlag實現synchronized的嵌套解決方案：

 1 package com.choi; 2  3 public class MutexFlag { 4  5     protected Thread currentThread = null; 6     protected int count = 0; 7  8     public synchronized void getMutexFalg() { 9         while (tryGetMutexFlag() == false) {10             try {11                 wait();12             } catch (InterruptedException e) {13                 e.printStackTrace();14             }15         }16     }17 18     public synchronized boolean tryGetMutexFlag() {19         if (currentThread == null) {20             currentThread = Thread.currentThread();21             count = 1;22             return true;23         }24         if (currentThread == Thread.currentThread()) {25             count++;26             return true;27         }28         return false;29     }30 31     public synchronized void freeMutexFlag() {32         if (currentThread == Thread.currentThread()) {33             count--;34         }35         if (count == 0) {36             currentThread = null;37             notify();38         }39     }40 }

為了編寫方便我把判斷擷取MutexFlag的代碼寫到了同步的tryGetMutexFlag中了，沒申請成功一次就對count做加一操作，每一free都對count做減一操作，那麼當count從新等於零的時候我們就去釋放一個線程擷取MutexFlag。

哦，有人說如果沒有調用get就調用free會有問題，這裡說明一下沒有問題的，因為如果沒有get，currentThread是等於null的，所以count==0，然後就會調用notify，其實沒有問題啦，測試發現，notify不會拋出人異常，相當於空操作。

歡迎到我的GitHub首頁擷取代碼：https://github.com/choitony/Java-MutexFlag-Class/tree/master

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