大家好，今天我們給大家介紹一個多線程設計模式的一個概念，我們平時業務代碼寫得比較多，因此，如果剛上手寫比較複雜多線程代碼，很有可能會埋下一些坑，而這些坑一時之間都是很難發現，需要經過嚴格測試，甚至上線運行之後纔會在生產環境顯現出來。大家應該聽過面向對象編程的23種設計模式吧，它就是在特定場景下提供針對某一問題的可複用解決方案，而多線程設計模式是在多線程編程領域的設計模式。今天給大家介紹其中一個設計模式：Guarded Suspension(保護性暫掛模式)。

Guarded Suspension主要是用來解決線程協作的一些問題，其核心思想是某個線程執行特定的操作前需要滿足一定條件，條件未滿足則暫掛線程，處於WAITING狀態，直到條件滿足該線程繼續執行。說到這裏，大家是不是想到了wait/notify了，是的，線程的掛起和喚醒功能可以直接使用wait/notify直接實現，但除非是這方面的熟手，不然總會因爲忽略了一些技術細節而犯錯，而且這些重複代碼散落在系統各處，往往增加了維護成本，提高了出錯的概率。大家現在還能快速回憶起wait/notify的一些值得注意的編程細節嗎？

比如：

最著名的是線程過早喚醒問題，當一個線程由於調用了notifyAll而醒來時，並不意味着它的保護條件是成立的，其中有各種原因，如wait方法可以“假裝”返回；從線程被喚醒到wait重新獲取鎖的時間段內，其他線程已獲取了鎖並修改了保護條件中的狀態；由於一個條件隊列與多個保護條件相關，假設A在條件隊列等待保護條件a，當B線程因爲同一條件隊列相關的另一個保護條件b變成真，就會調用notifyAll或者notify，喚醒了A線程，但該線程相關的保護條件a並沒有成真。

因此，每次線程從wait中喚醒時，都必須再次測試保護條件是否成立，我們通常在一個循環中調用wait，相關代碼的標準形式如下：

另外在實現的過程中，還有信號丟失、內存可見性、鎖泄漏等各種技術細節需要我們把控，而Guarded Suspension 幫助我們把這些技術細節封裝起來，統一處理，增強了代碼的可複用性和可維護性。

現在來看下面這段簡單的代碼，描述的主要是點外賣的一個邏輯，外賣沒送到之前，我們一直處於等待狀態，等外賣送到，我們收到通知，就可以開吃了，我們總是避免不了去實現wait/notify一類的代碼：

重點關注eat()和foodGuy(),在方法內部實現了wait/notify，而通常這容易犯錯，有什麼辦法能將這些技術細節封裝起來，而我們平時只要實現一些業務邏輯就可以了呢？Guarded Suspension給我們提供了一個思路，它指定了幾個角色，讓這些角色各司其職，而這些角色中，有些是需要開發者實現接口，有些則是可複用的代碼。我們再來瀏覽下面這段代碼，這裏，開發者不需要實現關於wait/notify的技術細節，所有這些都封裝在了Blocker中。

這裏應用開發者需要實現三個角色：

GuardedObject: 這裏就是指內部類Helper，包含了受保護方法eat()和改變GuardedObject實例狀態的方法foodArrived()。

ConcretePredicate：實現具體的保護條件，這裏是

我們看到，有關wait/notify的代碼都被封裝在了Broker中，而其中的Blocker接口，可以我們自己實現，也可以使用已有實現，這裏的實現是ConditionVarBlocker類，它是基於Condition類和ReentrantLock類實現的, 上面的例子用到了callWithGuard和signalAfter兩方法，分別接收由應用開發者實現的GuardedAction和stateOperation，前者用於執行帶保護條件的目標動作，後者用於更改狀態動作的執行。

這裏注意，如果你想使用指定的Lock實例，可以在ConditionVarBlocker傳入一個，而不要在外部使用，避免不必要的嵌套同步。

你可以嘗試着自己實現一個Broker，這似乎是一勞永逸的事情。這裏補充一個小知識點，就是Condition與wait/notify的區別。每個對象都可以作爲一個鎖，而每個對象也同樣可以作爲一個條件隊列，它使得一組線程能通過某種方式等待特定的條件成真，就像一個條件對列和一個內置鎖（synchronized）關聯一樣，每一個Condition都和一個Lock關聯，它提供了比內置條件隊列更豐富的功能，如條件隊列可以是中斷或不可中斷的，基於時限的等待。

另外，一個內置鎖只能有一個相關聯的條件隊列，多個線程可能在同一個條件隊列上等待不同的保護條件，並且在最常見的加鎖模式下公開條件隊列對象，這使得我們notifyAll時無法滿足所有等待線程爲同一類型的需求，而對於Lock，可以有任意數量的Condition對象，這樣就可以將保護條件分開放到多個等待線程集中，更容易滿足單次通知的要求。在Condition對象中，與wait，notify，notifyAll方法對應的分別是await，signal，signalAll。

參考資料：

《java多線程編程實戰指南—設計模式篇》

《圖解多線程設計模式》

《java併發編程實戰》