Java并发8:管程
管程
Java采用的是管程技术，synchronized关键字及wait()、notify()、notifyAll()都是管程的组成部分。
管程和信号量是等价的，即用管程能够实现信号量，也能用信号量实现管程。
但是管程更容易使用，所以 Java 选择了管程。
管程（Monitor），很多将其翻译成“监视器”，这是直译。操作系统领域一般都翻译成“管程”，这是意译。
管程，即管理共享变量以及对共享变量的操作过程，让它们支持并发。
翻译为 Java 领域的语言，就是管理类的成员变量和成员方法，让这个类是线程安全的。
管程模型
Hasen模型/Hoare模型/MESA模型，Java参考的是MESA模型。
重申一遍并发核心问：分工（合理分配线程执行任务），互斥（同一时刻只有一个线程访问资源），同步（线程通信，协作）。
管程解决互斥
将共享变量及其对共享变量的操作统一封装。
管程 X 将共享变量 queue 队列和相关操作入队 enq()、出队 deq() 都进行封装；
线程 A 和线程 B 如果想访问共享变量 queue，只能通过调用管程提供的 enq()、deq() 方法来实现；
enq()、deq() 保证互斥性，只允许一个线程进入管程。
管程模型和面向对象高度契合。互斥锁用法，模型就是管程。
管程解决同步
共享变量和对共享变量的操作被封装。
每个条件变量对应一个等待队列，不满足条件进入对应条件变量等待队列(wait())，满足被唤醒进入入口等待队列(notify()¬ifyAll())。
代码说明：
对于入队操作，如果队列已满，就需要等待直到队列不满，所以这里用了notFull.await();。
对于出队操作，如果队列为空，就需要等待直到队列不空，所以就用了notEmpty.await();。
如果入队成功，那么队列就不空了，就需要通知条件变量：队列不空notEmpty对应的等待队列。
如果出队成功，那就队列就不满了，就需要通知条件变量：队列不满notFull对应的等待队列。
public class BlockedQueue<T>{
final Lock lock =
new ReentrantLock();
// 条件变量：队列不满
final Condition notFull =
lock.newCondition();
// 条件变量：队列不空
final Condition notEmpty =
lock.newCondition();
// 入队
void enq(T x) {
lock.lock();
try {
while (队列已满){
// 等待队列不满
notFull.await();
}
// 省略入队操作...
//入队后,通知可出队
notEmpty.signal();
}finally {
lock.unlock();
}
}
// 出队
void deq(){
lock.lock();
try {
while (队列已空){
// 等待队列不空
notEmpty.await();
}
// 省略出队操作...
//出队后，通知可入队
notFull.signal();
}finally {
lock.unlock();
}
}
}Java内置管程方案
MESA 模型中，条件变量可以有多个，Java 语言内置的管程里只有一个条件变量。
Java 内置的管程方案（synchronized）使用简单，synchronized 关键字修饰的代码块，在编译期会自动生成相关加锁和解锁的代码，但是仅支持一个条件变量；而 Java SDK 并发包实现的管程支持多个条件变量，不过并发包里的锁，需要开发人员自己进行加锁和解锁操作。
wait()范式
while(条件不满足) {
wait();
}需要在while中调用wait()，MESA管程特有。
Hasen模型、Hoare模型和MESA模型的一个核心区别就是当条件满足后，如何通知相关线程。
Hasen模型：notify()放在代码最后，这样 T2 通知完 T1 后，T2 结束；T1 再执行，这样保证同一时刻只有一个线程执行。
Hoare模型：T2 通知完 T1 后，T2 阻塞，T1 马上执行；等T1 执行完，再唤醒 T2，也能保证同一时刻只有一个线程执行。相比Hasen模型，T2 多了一次阻塞唤醒操作。
MESA模型：T2 通知完 T1 后，T2 接着执行，T1 并不立即执行，仅仅是从条件变量的等待队列进到入口等待队列里面。这样做的好处是notify()不用放到代码的最后，T2 也没有多余的阻塞唤醒操作。
但有副作用:当 T1 再次执行的时候，可能曾经满足条件，现在不满足，所以需要以循环方式检验条件变量。
notify()何时使用
- 所有等待线程拥有相同的等待条件；
- 所有等待线程被唤醒后，执行相同的操作；
- 只需要唤醒一个线程。
尽量使用notifyAll()。
思考
wait() 方法，在 Hasen 模型和 Hoare 模型里面，都是没有参数的，而在 MESA 模型里面，增加了超时参数，参数是否有必要吗？
Hasen 模型和 Hoare 模型都保证一定唤醒线程。
MESA 模型因为采用了while循环，如果不加超时参数，仅使用notify()唤醒，那么wait()处的线程可能一直不被唤醒，wait()超时后，会到等待队列里抢锁。
别人的总结
管程的组成锁和0或者多个条件变量，java用两种方式实现了管程①synchronized+wait、notify、notifyAll②lock+内部的condition，第一种只支持一个条件变量，即wait，调用wait时会将其加到等待队列中，被notify时，会随机通知一个线程加到获取锁的等待队列中，第二种相对第一种condition支持中断和增加了时间的等待，lock需要自己进行加锁解锁，更加灵活，两个都是可重入锁，但是lock支持公平和非公平锁，synchronized支持非公平锁。
——linqw
