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  用信号量semaphore实现互斥锁mutex     
  文章作者:未知  文章来源:水木森林  
  查看:92次  录入:管理员--2007-11-17  
 
  在doug lea的那本着名的《java并发编程—设计原则与模式》,英文名" concurrent programming in java™: design principles and patterns, second edition",书中提到可以用信号量semaphore实现互斥锁mutex。虽然java中是通过synchronize关键字提供锁,并用这个基础设施实现信号量的。在有的系统中只有信号量这一原语,锁是通过信号量实现的。代码如下:

用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图一)import java.util.concurrent.semaphore;
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图一)
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图二)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图三)public class mutex ...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)     private semaphore s = new semaphore(1);
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)     public void acquire() throws interruptedexception ...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)      s.acquire();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)     }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)    public void release()...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)      s.release();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)     }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)    public boolean attempt(int ms) throws interruptedexception ...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)      return s.tryacquire(ms);
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)     }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图八)}
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图一)

 上面的代码只能在java5中编译通过,因为semaphore是在java5中才提供的。我在读上面的代码时有疑问。因为如果错误的连续调用release两次,然后两个线程都调用acquire,岂不是这两个线程都可以同时运行,从而违背了互斥锁的定义?为了证明我的猜测,写了如下的代码:

用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图二)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图三)public class testmutex ...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)    public static void main(string[] args) throws interruptedexception...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)        mutex mutex=new mutex();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)        mutex.acquire();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)        mutex.release();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)        mutex.release();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)        new mythread(mutex).start();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)        new mythread(mutex).start();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)    }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图八)}
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图一)
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图二)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图三)class mythread extends thread...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)    private mutex mutex;
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)    public mythread(mutex mutex) ...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)        this.mutex=mutex;
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)    }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)    public void run()...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)        try ...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)            mutex.acquire();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)        } catch (interruptedexception e1) ...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)            throw new runtimeexception(e1);
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)        }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)        for(int i=0;i<10;i++)...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)            system.out.print(i);
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)            if(i%3==0)...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)                try ...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)                    thread.sleep(100);
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)                } catch (interruptedexception e) ...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)                    e.printstacktrace();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)                }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)            }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)        }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)        mutex.release();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)    }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图八)}

 该程序的输出如下:
00123123456456789789
从而证实了我的猜测。

作为对比,下面是采用synchronized关键字的互斥锁方案:


用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图二)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图三)public class testlock ...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)    public static void main(string[] args) throws interruptedexception...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)        new mythread2().start();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)        new mythread2().start();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)    }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图八)}
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图一)
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图二)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图三)class mythread2 extends thread...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)    public void run()...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)        synchronized(testlock.class)...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)            for(int i=0;i<10;i++)...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)                system.out.print(i);
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)                if(i%3==0)...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)                    try ...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)                        thread.sleep(100);
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)                    } catch (interruptedexception e) ...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)                        e.printstacktrace();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)                    }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)                }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)            }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)        }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)    }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图八)}

该程序的输出如下:
01234567890123456789
可见两个线程确实互斥运行。

 这个问题产生的原因是虽然在mutex的定义中"private semaphore s = new semaphore(1)",也就是该信号量的初始permits是1,但是在此后每次调用release方法都会导致permits加一。如果能限制permits最大值1,最小值0,那就是真正的mutex了。

作为对比,下面是采用synchronized关键字的互斥锁方案:


用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图二)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图三)public class testlock ...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)    public static void main(string[] args) throws interruptedexception...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)        new mythread2().start();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)        new mythread2().start();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)    }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图八)}
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图一)
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图二)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图三)class mythread2 extends thread...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)    public void run()...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)        synchronized(testlock.class)...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)            for(int i=0;i<10;i++)...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)                system.out.print(i);
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)                if(i%3==0)...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)                    try ...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)                        thread.sleep(100);
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)                    } catch (interruptedexception e) ...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)                        e.printstacktrace();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)                    }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)                }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)            }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)        }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)    }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图八)}

该程序的输出如下:
01234567890123456789
可见两个线程确实互斥运行。

 这个问题产生的原因是虽然在mutex的定义中"private semaphore s = new semaphore(1)",也就是该信号量的初始permits是1,但是在此后每次调用release方法都会导致permits加一。如果能限制permits最大值1,最小值0,那就是真正的mutex了。

作为对比,下面是采用synchronized关键字的互斥锁方案:


用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图二)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图三)public class testlock ...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)    public static void main(string[] args) throws interruptedexception...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)        new mythread2().start();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)        new mythread2().start();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)    }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图八)}
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图一)
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图二)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图三)class mythread2 extends thread...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)    public void run()...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)        synchronized(testlock.class)...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)            for(int i=0;i<10;i++)...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)                system.out.print(i);
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)                if(i%3==0)...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)                    try ...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)                        thread.sleep(100);
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图五)用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图六)                    } catch (interruptedexception e) ...{
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图四)                        e.printstacktrace();
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)                    }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)                }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)            }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)        }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图七)    }
用信号量semaphore实现互斥锁mutex(图八)}

该程序的输出如下:
01234567890123456789
可见两个线程确实互斥运行。

 这个问题产生的原因是虽然在mutex的定义中"private semaphore s = new semaphore(1)",也就是该信号量的初始permits是1,但是在此后每次调用release方法都会导致permits加一。如果能限制permits最大值1,最小值0,那就是真正的mutex了。

 
 
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