多线程模式uml
(三) 线程设计模式
什么是模式呢？Martin Flower先生这样描述：一个模式，就是在实际的上下文中，并且在其他上下文中也会有用的想法。
这边的线程设计模式大部分参考自林信良先生的《设计模式》，还有一些网路的文章，这些都是前辈们在使用线程时候的经验，非常值得我们借鉴。还有就是林信良先生的设计模式非常通俗易懂，是入门级选手的最佳选择。关于线程的模式应该还有别的，只是我这边现在只能总结这么多了，能力有限。这边用大量的UML来描述这些模式，但是由于我的UML学的不好，而且工具用的不怎么熟，画的图应该会有些问题，当做草图来看就好了。
1.???????? Single Threaded Execution
这个模式在Java里说的话有点多余，但是这边还是先拿这个开胃一下。很明显，从字面的意思，就是说同一时刻只有一个线程在执行，Java里用synchronized这个关键字来实现这个模式。确实多余 L!看看UML吧！其实用这个图来描述有点不好。其实应该用别的图来描述会比较好！比如协作图。
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2.???????? Guarded Suspension
网上有一个比较好的描述方式：要等我准备好噢！
这里我们假设一种情况：一个服务器用一个缓冲区来保存来自客户端的请求，服务器端从缓冲区取得请求，如果缓冲区没有请求，服务器端线程等待，直到被通知有请求了，而客户端负责发送请求。
很显然，我们需要对缓冲区进行保护，使得同一时刻只能有一个服务器线程在取得request，也只能同一时刻有一个客户端线程写入服务。
用UML描述如下：
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具体实现可以参看代码。
但是，这个模式有一点点瑕疵，那就是缓冲区没有限制，对于有的情况就不会合适，比如说您的缓冲区所能占用的空间受到限制。下面的Producer Consumer Pattern应该会有所帮助。
3.???????? Producer Consumer
Producer Consumer跟上面的Guarded Suspension很像，唯一的区别在于缓冲区，Guarded Suspension模式的缓冲区没有限制，所以，他们适用的场合也就不一样了，很显然，这个考虑应该基于内存是否允许。Producer Consumer的缓冲区就像一个盒子，如果装满了，就不能再装东西，而等待有人拿走一些，让后才能继续放东西，这是个形象的描述。可以参考下面的UML，然后具体可以参看源码。
4.???????? Worker Thread
Worker Thread与上面的Producer-consumer模式的区别在于Producer-consumer只是专注于生产与消费，至于如何消费则不管理。其实Worker Thread模式是Producer-consumer与Command模式的结合。这边简单描述一下Command pattern。用UML就和衣很清晰的描述Command pattern。
这个模式在我们的很多MVC框架中几乎都会用到，以后我也想写一个关于Web应用的总结，会提到具体的应用。其实Command pattern模式的核心就是针对接口编程，然后存储命令，根据客户短的请求取得相应的命令，然后执行，这个跟我们的Web请求实在是太像了，其实Struts就是这样做的，容器相当于Client，然后控制器Servlet相当于Invoker，Action相当于ICommand，那么Receiver相当于封装在Action中的对象了，比如Request等等。
上面描述过Command pattern之后，我们回到Worker模式。
这边看看worker的UML：
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从图中可以看到，CommandBuffer这个缓冲区不仅仅能够存储命令，而且可以控制消费者WorkerThread。这就是Worker模式。下面的Sequence应该会更加明确的描述这个模式，具体可以参看代码。
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5.???????? Thread-Per-Message
Thread-Per-Message模式是一个比较常用的模式了，如果我们有一个程序需要打开一个很大的文件，打开这个文件需要很长的时间，那么我们就可以设计让一个线程来一行一行的读入文件，而不是一次性的全部打开，这样从外部看起来就不会有停顿的感觉。这个模式Future模式一起学习。
6.???????? Read-Write-Lock
考虑这样一种情况：有一个文件，有很多线程对他进行读写，当有线程在读的时候，不允许写，这样是为了保证文件的一致性。当然可以很多线程一起读，这个没有问题。如果有线程在写，其他线程不允许读写。如果要比较好的处理这种情况，我们可以考虑使用Read-Write-Lock模式。
这个模式可以如下描述：
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其实这个模式的关键在于锁实现，这里有个简单的实现如下：
public class Lock {
?????? private volatile int readingReaders = 0;
?
?????? @SuppressWarnings("unused")
?????? private volatile int writingWriters = 0;
?
?????? @SuppressWarnings("unused")
?????? private volatile int waitingWriters = 0;
?
?????? public synchronized void lockRead() {
?
????????????? try {
???????????????????? while (writingWriters > 0 || waitingWriters > 0) {
??????????????????????????? wait();
???????????????????? }
????????????? } catch (InterruptedException e) {
???????????????????? // null
????????????? }
?
????????????? readingReaders++;
?????? }
?
?????? public synchronized void unlockRead() {
????????????? readingReaders--;
????????????? notifyAll();
?????? }
?
?????? public synchronized void lockWrite() {
?
????????????? waitingWriters++;
????????????? try {
???????????????????? while (writingWriters > 0 || readingReaders > 0) {
??????????????????????????? wait();
???????????????????? }
????????????? } catch (InterruptedException e) {
???????????????????? // null
????????????? } finally {
???????????????????? waitingWriters--;
????????????? }
?
????????????? writingWriters++;
?????? }
?
?????? public synchronized void unlockWrite() {
????????????? writingWriters--;
????????????? notifyAll();
?????? }
}
其实在锁里还可以添加优先级之类的控制。
http://blog.zdyc.net/html/diary/showlog.vm?sid=1&log_id=80
