【C 语言难点突破】动态内存知识详解

2022 年 10 月 07 日
河南
本文字数：3253 字
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join 的实现原理代码示例

源码分析

我们可以看出如果 join 给定的时间小于 0 就抛出异常
如果给定的时间为 0，其实也就是不加参数的 join，他就会判断是否 isAlive 也就是判断调用 join 的线程是否存活，如果存活则 wait(0)即一直等待，注意这里的 wait 是让 t1.join 同步的线程等待 t1 线程运行。举一个例子就是在 main 线程运行 t1.join()，那么 isAlive 判断的是 t1 线程是否存在，wait(0)是让 main 线程进行等待
如果给定的时间大于 0，那么这里的代码就和我们的上一篇内容里的保护性暂停扩展-增加超时一模一样了，这里就是保护性暂停这个设计模式的体现

join 方法整体就是保护性暂停设计模式的体现，只不过它没有传递数据只是用来让其他线程陷入等待使其调用 join 的线程可以先执行

扩展方面解耦等待与成产

基本介绍

这个图中 t0 t2 t4 是寄信人线程，t1 t3 t5 负责邮递员线程负责送信与代写信。每个信都有自己的 id 与内容 id 可以理解为收信人的地址，寄信人通过邮递员把新送给收信人，这里我们只研究寄信人与邮递员之间的消息传递。注意：一个邮递员只能寄一封信。
为什么要这样设计
这样设计的好处是解耦也就是降低消息传递的复杂度与关联度，我们把 Futures 当做邮局寄信人把信给邮局然后邮递员来取信送出，我们可以想象一下如果没有这个邮局我们会怎么样？我们需要亲自跑到邮递员家里把信给他这期间邮递员可能有事出门了你就白去了总之这样做效率很低，这就是邮局的好处。

代码示例

@Slf4j(topic = "c.Test20")public class Test20 {    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        for (int i = 0; i < 3; i++) {            new People().start();        }        Sleeper.sleep(1);        for (Integer id : Mailboxes.getIds()) {            new Postman(id, "内容" + id).start();        }    }}
@Slf4j(topic = "c.People")class People extends Thread{    @Override    public void run() {        // 收信        GuardedObject guardedObject = Mailboxes.createGuardedObject();        log.debug("开始寄信 id:{}", guardedObject.getId());        Object mail = guardedObject.get(5000);        log.debug("寄信的内容 id:{}, 内容:{}", guardedObject.getId(), mail);    }}
@Slf4j(topic = "c.Postman")class Postman extends Thread {    private int id;    private String mail;
    public Postman(int id, String mail) {        this.id = id;        this.mail = mail;    }
    @Override    public void run() {        GuardedObject guardedObject = Mailboxes.getGuardedObject(id);        log.debug("送信 id:{}, 内容:{}", id, mail);        guardedObject.complete(mail);    }}
class Mailboxes {    private static Map<Integer, GuardedObject> boxes = new Hashtable<>();
    private static int id = 1;    // 产生唯一 id    private static synchronized int generateId() {        return id++;    }
    public static GuardedObject getGuardedObject(int id) {        return boxes.remove(id);    }
    public static GuardedObject createGuardedObject() {        GuardedObject go = new GuardedObject(generateId());        boxes.put(go.getId(), go);        return go;    }
    public static Set<Integer> getIds() {        return boxes.keySet();    }}
// 增加超时效果class GuardedObject {
    // 标识 Guarded Object    private int id;
    public GuardedObject(int id) {        this.id = id;    }
    public int getId() {        return id;    }
    // 结果    private Object response;
    // 获取结果    // timeout 表示要等待多久 2000    public Object get(long timeout) {        synchronized (this) {            // 开始时间 15:00:00            long begin = System.currentTimeMillis();            // 经历的时间            long passedTime = 0;            while (response == null) {                // 这一轮循环应该等待的时间                long waitTime = timeout - passedTime;                // 经历的时间超过了最大等待时间时，退出循环                if (timeout - passedTime <= 0) {                    break;                }                try {                    this.wait(waitTime); // 虚假唤醒 15:00:01                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }                // 求得经历时间                passedTime = System.currentTimeMillis() - begin; // 15:00:02  1s            }            return response;        }    }
    // 产生结果    public void complete(Object response) {        synchronized (this) {            // 给结果成员变量赋值            this.response = response;            this.notifyAll();        }    }}

复制代码

结果：

12:21:51.157 c.People [Thread-1] - 开始寄信 id:312:21:51.158 c.People [Thread-0] - 开始寄信 id:112:21:51.157 c.People [Thread-2] - 开始寄信 id:212:21:52.171 c.Postman [Thread-4] - 送信 id:2, 内容:内容 212:21:52.171 c.Postman [Thread-5] - 送信 id:1, 内容:内容 112:21:52.171 c.Postman [Thread-3] - 送信 id:3, 内容:内容 312:21:52.171 c.People [Thread-0] - 寄信的内容 id:1, 内容:内容 112:21:52.171 c.People [Thread-2] - 寄信的内容 id:2, 内容:内容 212:21:52.171 c.People [Thread-1] - 寄信的内容 id:3, 内容:内容 3

解释与分析：

我们可以看出我们寄信后每个信都有一个对应的邮递员来送信信的内容与 id 也一致

我们首先关注到了几个类分别是：GuardedObject

GuardedObject 类是写入消息与获取消息的类，由于信是邮递员代写所以邮递员写信就是写入消息收信人得到信就是获取消息这个类有几个方法：getId：获取这个信的 idget：获取这个信，有时限的等待，如果获取时间过长就放弃获取 complete：写信

Mailboxes

Mailboxes 类可以理解为邮局负责解耦寄信人与邮递员，主要形式是通过 id 与信之间的一一对应实现，邮递员不需要知道寄信的是谁他只需要关注他要寄到的地址(就是信的 id)是什么。这个类有几个方法与成员变量：boxes 变量：是一个 Hashtable 类型因为 Hashtable 是线程安全的所以不用考虑关于用到有关 Hashtable 的方法的线程安全问题，Hashtable 的 key 是 id value 是信，我们通过 id 找到信 generateId 方法：作用是生产信的 id，在 createGuardedObject 创建信时被调用 getGuardedObject 方法：作用是邮递员通过 id 获取信然后邮递员送信因为已经送信了所以我们需要把它的 Hashtable 删除，所以我们这里选择使用的方法是 boxes.remove(id); 通过 remove 获取信并且删除它的 HashtablecreateGuardedObject 方法：作用是创建一封信也就是一个 Hashtable，可以理解为寄信人要寄信需要先创建一个信封并且在信封上写上地址(id)getIds 方法：这个方法的作用是获取所有 id，目的是让邮递员选择一个 id 对应的信送出

Postman

Postman 线程类是邮递员类，作用是送信和代写信这个类有几个方法与成员变量：id 变量：要送信的 idmail 变量：要送信的内容 Postman：有参构造，参数为 id mail，通过 id 获取到信(内容为空) 然后往其中写入内容 mailrun 方法：作用为每个线程都在 run 方法中通过 id 获取信并且写入内容 mail

People

People 线程类是寄信人类，作用是创建信这个类的方法：run 方法：作用是创建信，并在一段时间后获取信的内容，如果 5s 后仍然没有获取到则放弃获取说明信的内容写入超时

Test20

Test20 类是入口类创建了 3 个 People 线程与 3 个 Postman 线程，并且在 People 线程运行 1s 后 Postman 线程开始运行，模拟 1s 后送信到邮局

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原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/518980693185dca9ccb34fd59】。未经作者许可，禁止转载。

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