多线程系列之五：Balking 模式

Posted 2020-12-26 inspred

一,什么是Balking模式

如果现在不合适执行这个操作，或者没必要执行这个操作，就停止处理，直接返回。
在Balking模式中，如果守护条件不成立，就立即中断处理。

二，例子：

定期将当前数据内容写入文件中，比如文本工具的自动保存功能，定期的将数据保存到文件中。
当数据内容被写入时，会完全覆盖上次写入的内容，只有最新的内容才会被保存
当写入的内容和上次的内容完全相同时，再向文件写入就多余了，所以就不再执行写入操作。
所以这个程序就是以 数据内容不同 作为守护条件，如果数据内容相同，就不执行写入操作，直接返回(balk)

代码：

Data类：可以修改并保存的数据的类

ChangerThread类：模仿用户，进行文本的修改并随时保存

SaverThread类：执行自动保存的线程

public class Data {

    private final String filename;
    private String content;
    private boolean changed;

    public Data(String filename, String content) {
        this.filename = filename;
        this.content = content;
        this.changed = true;
    }
    //修改了数据内容
    public synchronized void change(String newContent){
        content = newContent;
        changed = true;
    }
    //若数据修改过，则保存到文件中
    public synchronized void save() throws IOException{
        if (!changed){
            //如果没有修改，就不保存了
            return;
        }
        doSave();
        changed = false;
    }
    //将数据内容保存到文件中
    public void doSave() throws IOException{
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" calls doSave, content ="+content);
        Writer writer = new FileWriter(filename);
        writer.write(content);
        writer.close();
    }
}

public class ChangerThread extends Thread{

    private final Data data;
    private final Random random = new Random();

    public ChangerThread(String name,Data data) {
        super(name);
        this.data = data;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            for (int i = 0; true; i++) {
                data.change("NO."+i);//修改数据
                Thread.sleep(random.nextInt(1000));//执行其他操作
                data.save();//显示的保存,用户自己点击保存
            }
        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

public class SaverThread extends Thread{
    private final Data data;

    public SaverThread(String name,Data data) {
        super(name);
        this.data = data;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            while (true){
                data.save();//要求保存数据
                Thread.sleep(1000);//休眠约一秒
            }
        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Data data = new Data("data.txt","(empty)");
        new ChangerThread("ChangeThread",data).start();
        new SaverThread("SaverThread",data).start();


    }
}

三，GurardedObject：被防护的对象

GuardedObject角色是一个拥有被防护的方法的类。当线程执行guardedMethod时，若守护条件成立，则执行实际的处理。
当守护条件不成立时，不执行实际的处理，直接返回。守护条件是否成立，会随着GuardedObject角色的状态变化而变化
Data类就是被防护的对象
save方法对应guardedMethod
change方法对应stateChangingMethod

四，何时使用Balking模式

1.并不需要执行时：
比如上面的程序中，文件已经手动保存了，并且文本内容也没有改变，就不需要再执行自动保存了。这样可以提高程序性能
2.不需要等待守护条件成立时
当守护条件不成立时，就立即返回并进入下一个操作，就可以使用这种模式。这能够提高程序的响应性
3.守护条件仅在一次成立时
相当于没有stateChangingMethod方法的情况
例子：

public class Something{
    private boolean initialized = false;
    public synchronized void init(){
        if(initialized){
            return;        
        }
        doInit();
        initialized = true;
    
    }

    public void doInit(){
        //实际处理初始化
    }
}

//如果没有初始化，就做一次初始化动作。如果已经初始化就什么也不做。直接返回

五,balk结果的表示方式

1.忽略balk
不通知调用端发生了balk,比如实例程序中直接return
2.通过返回值来表示balk
比如返回值为true,表明为发生balk。如果返回值为false，说明发生了balk,处理并未被执行
3.通过异常来表示balk的发生
当balk发生时，程序并不是从方法中retrun,而是直接抛出异常

六，超时

Balking模式中，当守护条件不成立时，线程会直接balk并返回
而Guarded Suspension模式中，当守护条件不成立时，线程会一直等待到成立为止。
这两种模式都比较极端。还有一种处理方方法，在守护条件成立之前等待一段时间，如果到时条件还未成立，则直接balk。这种处理称为 guarded timed或timeout

1.wait何时终止？
当执行: obj.wait();时，线程进入obj的等待队列，停止运行，并释放持有的obj锁。当下面情况发生时，线程就会退出等待线程：
notify方法执行
notifyAll方法执行
interrupt方法执行
超时发生时

2.guarded timed的实现
从上面的方法得知，我们无法区分wait方法是被notify/notifyAll了，还是超时了，所以自己要实现guarded timed。判断wait是否超时
代码：

public class Host {

    private final long timeout;//超时时间
    private boolean ready = false;//方法正常执行时为true

    public Host(long timeout){
        this.timeout = timeout;
    }

    //修改状态
    public synchronized void setExecutable(boolean on){
        ready =on;
        notifyAll();
    }
    //检查状态后在执行
    public synchronized void execute()throws InterruptedException,TimeoutException{
        long start = System.currentTimeMillis();//开始时间
        while (!ready){
            long now = System.currentTimeMillis();//当前时间
            long rest = timeout - (now -start);
　　　　　　 //在这里只要 <=0,我们就认为超时。（因为wait方法的参数为0时，就表示没有超时时间(超时时间无限长)，当传入负数时，会抛出IllegalArgumentException异常。）
            if (rest <= 0){ 
                throw new TimeoutException("now - start= "+(now-start)+", timeout = "+timeout);
            }
            wait(rest);
        }
　　　　 doExecute();
    }
    //实际的处理
    private void doExecute(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" calls doExecute");
    }

}

/*

如果Host的方法执行时，不调用setExecutable(true)，程序就会出现超时
*/
public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        Host host = new Host(10000);
        try {
            System.out.println("execute Begin");
            host.execute();
        }catch (TimeoutException e){
            e.printStackTrace();
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

执行结果：

execute Begin
java.util.concurrent.TimeoutException: now - start= 10001, timeout = 10000  //误差1毫秒
    at com.amazing.jdk.myThread.package12.Host.execute(Host.java:29)
    at com.amazing.jdk.myThread.package12.Test.main(Test.java:14)