自制Java中的Mutex类

同步问题中，一个很重要的问题是同步的域，什么是同步的域呢？简单以 synchronized 这个关键字来说，就是它所同步的范围。并发编程中很多时候出现的问题没有选好同步范围所导致的。但现有的同步关键字synchronized所能体现出来的对域的控制，估计用过的的人都应该感觉到并不是很理想。这个时候是不是很怀念Windows下所提供的Mutex操作，通过申请和释放的函数的位置控制同步的域，用起来要方便一些。

现在为了方便我们自己也可以做一个类似Windows的Mutex的类来方便我们对域的控制，下面看这个类的制作过程。

和制作上一个类一样，我们先来说一下希望这个类完成的功能：

1.调用getMutexFlag()，仅能是并发的线程中的一个继续执行，其余的阻塞。

2.调用freeMutexFlag()，执行的线程离开同步块（临界区），并能从阻塞线程中释放一个线程从getMutexFlag()中返回。

3.getMutexFlag()、freeMutexFlag()，都必须是原子操作。

上面这三个条件其实就是对Windows下Mutex的要求。

一开始我们也许会写出这样的代码：

package com.choi;

public class MutexFlag {

    protected Thread currentThread = null;

    public synchronized void getMutexFalg() {
        if (currentThread == null) {
            currentThread = Thread.currentThread();
        }
        while (currentThread != Thread.currentThread()) {
            try {
                wait();
                if (currentThread == null) {
                    currentThread = Thread.currentThread();
                }
            } catch (Exception e) {
            }
        }
    }
    
    public synchronized void freeMutexFlag(){
        if(currentThread!=null){
            currentThread = null;
            try {
                notify();
            } catch (Exception e) {
            }
        }
    }
}

这段代码看起来是没有问题的，其实这段代码运行起来确实是没有问题的，但我们能把它提供给我们的项目组用吗？答案是不能的，我们来考虑一种情况：

项目组有三个程序员A,B,C。 A用这个类写了一个函数funA(get到Mutex未释放)，B用这个类写了一个函数funB(get到Mutex未释放),C调用了funA，funB，用在一个线程中了。则这个线程运行到funA时得到了Mutex，运行到funB时再去申请Mutex能申请到吗？通过分析代码执行，肯定是NO。并申请不到，因为第一个还没有释放。Java里面如果是两个synchronized嵌套，则没有问题，第一个得到锁后，第二个如申请的是同一个锁，就会自动判断为已申请到。

我们可以用一个变量来是我们的MutexFlag实现synchronized的嵌套解决方案：

package com.choi;

public class MutexFlag {

    protected Thread currentThread = null;
    protected int count = 0;

    public synchronized void getMutexFalg() {
        while (tryGetMutexFlag() == false) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public synchronized boolean tryGetMutexFlag() {
        if (currentThread == null) {
            currentThread = Thread.currentThread();
            count = 1;
            return true;
        }
        if (currentThread == Thread.currentThread()) {
            count++;
            return true;
        }
        return false;
    }

    public synchronized void freeMutexFlag() {
        if (currentThread == Thread.currentThread()) {
            count--;
        }
        if (count == 0) {
            currentThread = null;
            notify();
        }
    }
}

为了编写方便我把判断获取MutexFlag的代码写到了同步的tryGetMutexFlag中了，没申请成功一次就对count做加一操作，每一free都对count做减一操作，那么当count从新等于零的时候我们就去释放一个线程获取MutexFlag。

哦，有人说如果没有调用get就调用free会有问题，这里说明一下没有问题的，因为如果没有get，currentThread是等于null的，所以count==0，然后就会调用notify，其实没有问题啦，测试发现，notify不会抛出人异常，相当于空操作。

欢迎到我的GitHub主页获取代码：https://github.com/choitony/Java-MutexFlag-Class/tree/master