定义

即 Guarded Suspension，用在一个线程等待另一个线程的执行结果
要点

• 有一个结果需要从一个线程传递到另一个线程，让他们关联同一个 GuardedObject
• 如果有结果不断从一个线程到另一个线程那么可以使用消息队列（见生产者/消费者）
• JDK 中，join 的实现、Future 的实现，采用的就是此模式
• 因为要等待另一方的结果，因此归类到同步模式

实现V1版本

资源类

public class GuardedObject {

    private Object response;

    /**
     * 获取结果
     */
    public Object get(){
        synchronized (this){
            while (response == null) {
                try {
                    this.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            return response;
        }
    }

    /**
     * 产生结果
     */
    public void complete(Object response){
        synchronized (this) {
            this.response = response;
            this.notifyAll();
        }
    }
}

测试

public static void main(String[] args) {
        GuardedObject obj = new GuardedObject();
        new Thread(() -> {
            log.debug("等待结果。。。");
            List<String> download = (List<String>) obj.get();
            log.debug("结果大小：" + download.size());
        }, "t1").start();

        new Thread(() -> {
            log.debug("执行下载。。。");
            try {
                List<String> download = Downloader.download();
                obj.complete(download);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, "t2").start();
    }

优点：

• 使用wait/join必须等待线程结束 但是使用保护性暂停模式，生产资源的线程完成后就可以做其他事情
• join方式 变量必须设置为全局的，使用保护性暂停模式后资源变量都是局部的

实现V2版本

V1版本 如果生产资源的速度非常慢 获取资源时就必须一直等待。V2版本给get方法加上超时时间

public Object get(long timeout){
        synchronized (this){
            //开始时间
            long start = System.currentTimeMillis();
            //经历的时间
            long passedTime = 0;
            while (response == null) {
                //经历的时间超过了最大时间 退出循环
                if(passedTime >= timeout) {
                    log.debug("超时{}", timeout);
                    break;
                }
                try {
                    // 避免虚假唤醒导致 timeout重新等待
                    this.wait(timeout - passedTime);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                passedTime = System.currentTimeMillis() - start;
            }
            return response;
        }
    }

测试：

public static void main(String[] args) {
        GuardedObjectV2 obj = new GuardedObjectV2();
        new Thread(() -> {
            log.debug("begin...");
            Object response = obj.get(2000);
            log.debug("结果是：" + response);
        }, "t1").start();


        new Thread(() -> {
            try {
                log.debug("begin...");
//                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);  // 测试正常获取
//                obj.complete(new Object());

//                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);  // 测试超时
//                obj.complete(new Object());

                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);  // 测试虚假唤醒
                obj.complete(null);

            } catch (InterruptedException e) {
                log.error("被打断");
            }
        }, "t2").start();
    }

join原理

查看join源码 ：
轮询检查线程 alive 状态,join 体现的正是【保护性暂停】模式，

public final synchronized void join(long millis)
    throws InterruptedException {
        long base = System.currentTimeMillis();
        long now = 0;

        if (millis < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
        }

        if (millis == 0) {
            while (isAlive()) {
                wait(0);
            }
        } else {
            while (isAlive()) {
                long delay = millis - now;
                if (delay <= 0) {
                    break;
                }
                wait(delay);
                now = System.currentTimeMillis() - base;
            }
        }
    }

多任务版 GuardedObject

图中 Futures 就好比居民楼一层的信箱（每个信箱有房间编号），左侧的 t0，t2，t4 就好比等待邮件的居民，右侧的 t1，t3，t5 就好比邮递员

如果需要在多个类之间使用 GuardedObject 对象，作为参数传递不是很方便，因此设计一个用来解耦的中间类，这样不仅能够解耦【结果等待者】和【结果生产者】，还能够同时支持多个任务的管理

资源类加上唯一标识

    //用来唯一标记 GuardedObject
    private int id;
    public int getId() {
        return id;
    }

    public GuardedObjectV3(int id) {
        this.id = id;
    }

邮箱类

class MailBoxes{

    private static Map<Integer, GuardedObjectV3> boxes = new Hashtable<>();

    private static int id = 1;

    //产生唯一id
    private static synchronized int generateId(){
        return id++;
    }

    public static GuardedObjectV3 createGuardedObjectV3(){
        GuardedObjectV3 objectV3 = new GuardedObjectV3(generateId());
        boxes.put(objectV3.getId(), objectV3);
        return objectV3;
    }

    public static GuardedObjectV3 getGuardedObject(int id){
        //需要清除不需要的信件 防止内存溢出
        return boxes.remove(id);
    }

    //Hashtable是线程安全的 不需要自己加上锁
    public static Set<Integer> getIds(){
        return boxes.keySet();
    }


}

邮件员

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() {
        GuardedObjectV3 obj = MailBoxes.getGuardedObject(id);
        log.debug("开始送信：id = {} 内容 = {} ", obj.getId(), mail);
        obj.complete(mail);
    }
}

居民

class People extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        GuardedObjectV3 obj = MailBoxes.createGuardedObjectV3();
        log.debug("开始收信：id = {}", obj.getId());
        Object mail = obj.get(5000);
        log.debug("收到信： id = {}, 内容：{}", obj.getId(), mail);

    }
}

测试类

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            new People().start();
        }
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        //同步模式缺点： 必须一个生产者对应一个消费者
        for (int id : MailBoxes.getIds()) {
            new Postman(id, "内容 " + id).start();
        }
    }