Java中的monitor机制

monitor概念

管程,监视器。在操作系统中,存在着semaphore和mutex,即信号量和互斥量,使用基本的mutex进行开发时,需要小心的使用mutex的down和up操作,否则容易引发死锁问题。为了更好的编写并发程序,在mutex和semaphore基础上,提出了更高层次的同步原语,实际上,monitor属于编程语言的范畴,C语言不支持monitor,而java支持monitor机制。

一个重要特点是,在同一时间,只有一个线程/进程能进入monitor所定义的临界区,这使得monitor能够实现互斥的效果。无法进入monitor的临界区的进程/线程,应该被阻塞,并且在适当的时候被唤醒。显然,monitor作为一个同步工具,也应该提供这样管理线程/进程的机制。

monitor这个机制之所以被称为:更高级的原语,它不可避免的需要对外屏蔽这些机制,并且在内部实现这些机制,使得monitor成为一个简洁易用的借口。

monitor基本元素

  • 临界区
  • monitor对象和锁
  • 条件变量以及定义在monitor对象上的wait,signal操作

使用monitor主要是为了互斥进入临界区,为了能够阻塞无法进入临界区的进程,线程,需要一个monitor object来协助,这个object内部会有相应的数据结构,例如列表,用来保存被阻塞的线程;同时由于monitor机制本质是基于mutex原语的,所以object必须维护一个基于mutex的锁。

此外,为了在适当的时候能够阻塞和唤醒 进程/线程,还需要引入一个条件变量,这个条件变量用来决定什么时候是“适当的时候”,这个条件可以来自程序代码的逻辑,也可以是在 monitor object 的内部,总而言之,程序员对条件变量的定义有很大的自主性。不过,由于 monitor object 内部采用了数据结构来保存被阻塞的队列,因此它也必须对外提供两个 API 来让线程进入阻塞状态以及之后被唤醒,分别是 wait 和 notify。

monitor在java中的实现

临界区的圈定

被synchronized关键字修饰的方法,代码块,就是monitor机制的临界区

monitor object

在上述synchronized关键字被使用时,往往需要指定一个对象与之关联,例如synchronized(this),总之,synchronized需要管理一个对象,这个对象就是monitor object。

monitor机制中,monitor 我不检测题充当着维护mutex和wait, signalAPI来管理线程的阻塞和唤醒。

Java 对象存储在内存中,分别分为三个部分,即对象头、实例数据和对齐填充,而在其对象头中,保存了锁标识;同时,java.lang.Object 类定义了 wait(),notify(),notifyAll() 方法,这些方法的具体实现,依赖于一个叫 ObjectMonitor 模式的实现,这是 JVM 内部基于 C++ 实现的一套机制,基本原理如下所示:

当一个线程需要获取 Object 的锁时,会被放入 EntrySet 中进行等待,如果该线程获取到了锁,成为当前锁的 owner。如果根据程序逻辑,一个已经获得了锁的线程缺少某些外部条件,而无法继续进行下去(例如生产者发现队列已满或者消费者发现队列为空),那么该线程可以通过调用 wait 方法将锁释放,进入 wait set 中阻塞进行等待,其它线程在这个时候有机会获得锁,去干其它的事情,从而使得之前不成立的外部条件成立,这样先前被阻塞的线程就可以重新进入 EntrySet 去竞争锁。这个外部条件在 monitor 机制中称为条件变量。

原文地址:https://www.cnblogs.com/shemlo/p/11605681.html

时间: 2024-08-30 15:27:07

Java中的monitor机制的相关文章

java并发系列-monitor机制实现

背景 在jdk1.6以前synchronized的java内置锁不存在 偏向锁->轻量级锁->重量级锁 的锁膨胀机制,锁膨胀机制是1.6之后为了优化java线程同步性能而实现的.而1.6之前都是基于monitor机制的重量级锁.因为java内部对锁实现的封装,就算现在我们也只需要了解重量级锁就可以了.深入了解monitor机制对学习线程同步非常重要. 正文 目录 什么是monitor monitor的作用 monitor的组成 寻找monitor锁 java monitor机制的实现 什么是m

java中利用反射机制绕开编译器对泛型的类型限制

首先看下面这个例子 public static void main(String[] args) { ArrayList<Integer> al1 = new ArrayList<Integer>(); al1.add(1); ArrayList<String> al2 = new ArrayList<String>(); al2.add("hello"); //int型链表和string型链表,结果为true System.out.pr

Java中的异常处理机制

Java中的异常处理机制 示例 public class test { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub String s="hello"; int i=Integer.parseInt(s); } } 运行异常结果 在上述代码中Integer.parseInt表示把字符串类型转化成整数类型,同时Integer是Int的封装类:程序会报错,因为计算机没有办法把hello

图解JAVA中的类加载机制(详细版)

注:本文为作者整理和原创,如有转载,请注明出处. 上一篇博文,把JAVA中的Class文件格式用图形的方式画了一下,逻辑感觉清晰多了,同时,也为以后查阅的方便. Class文件只是一种静态格式的二进制流,它只有被虚拟机加载进内存解析之后才会生成真正的运行时的结构,因此,搞清楚类加载机制不但有助于我们加深理解Class文件中各个字段的含义,同时也有利于我们更深入的了解JAVA代码背后的暗流涌动.比如new关键字背后,虚拟机都做了什么?JAVA中的哪些操作会真正导致类被加载?哪些操作又会导致类被初始

浅说Java中的反射机制(二)

写过一篇Java中的反射机制,不算是写,应该是抄了,因为那是别人写的,这一篇也是别人写的,摘抄如下: 引自于Java基础--反射机制的知识点梳理,作者醉眼识朦胧.(()为我手记) 什么是反射? 正常编译执行java文件时,会生成一个.class文件,反射就是一个反编译的过程,它可以通过.class文件得到一个java对象.一个类会有很多组成部分,比如成员变量.成员方法.构造方法等,反射可以通过加载类(加载类是个什么东西?一直搞不清楚),解剖出类的各个组成部分. 为什么要用反射? 我们需要访问一个

关于JAVA中的反射机制的总结

JAVA中的反射机制是一种能够大大增强程序扩展性的技术.当一个程序封装完成后(生成exe文件),如果想要对该程序进行功能扩展,不用进行代码的从新修改(也不可能拿到源码),只要修改配置文件(一般是XML)就可以完成. 这样的程序为外部提供了一个接口,只要按照该接口的规则定义一个对象(功能),即可以为应用程序扩展该功能. 可以这样比喻,你买了一块电脑主板(封装好的程序),此时你想要添加一块声卡(要扩展的功能),此时只能够通过一个pci接口(应用程序提供的接口)来进行扩展.声卡的接口必须符合PCI的规

Java中的参数传递机制

通过前一篇文章的介绍,我们从整体上明白了,Java类中变量的差异性.不同变量在内存中的存储位置,以及变量的生命周期等.今天,我们来看一下Java中参数传递的机制. 形参:方法声明时包含的参数声明 实参:调用方法时,实际传给形参的参数值 Java方法的参数传递机制: Java方法的参数传递只有一种:值传递.所谓值传递,就是将实际参数值的副本,传入方法内,而参数本身不会收到任何影响. PS:传入方法的时实际参数值的复制品,不管方法中对这个复制品如何操作,实际参数本身不会受到任何影响. 基本类型的参数

java中的反射机制在Android开发中的用处

JAVA反射机制是在运行状态中,对于任意一个类,都能够知道这个类的所有属性和方法:对于任意一个对象,都能够调用它的任意一个方法和属性:这种动态获取的信息以及动态调用对象的方法的功能称为java语言的反射机制.      然而在android中Google很多的类的某些方法不让第三方应用去调用,通过java反射机制能把这些隐藏方法获取出来并调用,三方应用上我们就很方便的去用这些方法.      例如我们需要安全的杀死某个应用的服务和进程调用ActivityManager.forceStopPack

Java中的异常处理机制的简单原理和应用。

异常是指java程序运行时(非编译)所发生的非正常情况或错误,与现实生活中的事件很相似,现实生活中的事件可以包含事件发生的时间.地点.人物.情节等信息,可以用一个对象来表示,Java使用面向对象的方式来处理异常,它把程序中发生的每个异常也都分别封装到一个对象来表示的,该对象中包含有异常的信息. Java对异常进行了分类,不同类型的异常分别用不同的Java类表示,所有异常的根类为java.lang.Throwable,Throwable下面又派生了两个子类:Error和Exception,Erro