并发编程基石：管程

ゝ一世哀愁。 2024-03-22 10:44 48阅读 0赞

大家好，我是易安！

如果有人问我学习并发并发编程，最核心的技术点是什么，我一定会告诉他，**管程技术**。Java语言在1.5之前，提供的唯一的并发原语就是管程，而且1.5之后提供的SDK并发包，也是以管程技术为基础的。除此之外，C/C++、C\#等高级语言也都支持管程。

可以这么说，管程就是解决并发问题的基石。

### **什么是管程** ###

不知道你是否曾思考过这个问题：为什么Java在1.5之前仅仅提供了synchronized关键字及wait()、notify()、notifyAll()这三个看似从天而降的方法？在刚接触Java的时候，我以为它会提供信号量这种编程原语，因为操作系统原理课程告诉我，用信号量能解决所有并发问题，结果我发现不是。后来我找到了原因：Java采用的是管程技术，synchronized关键字及wait()、notify()、notifyAll()这三个方法都是管程的组成部分。而 **管程和信号量是等价的，所谓等价指的是用管程能够实现信号量，也能用信号量实现管程。** 但是管程更容易使用，所以Java选择了管程。

管程，对应的英文是Monitor，很多Java领域的同学都喜欢将其翻译成“监视器”，这是直译。操作系统领域一般都翻译成“管程”，这个是意译，而我自己也更倾向于使用“管程”。

所谓 **管程，指的是管理共享变量以及对共享变量的操作过程，让他们支持并发**。翻译为Java领域的语言，就是管理类的成员变量和成员方法，让这个类是线程安全的。那管程是怎么管的呢？

### **MESA模型** ###

在管程的发展史上，先后出现过三种不同的管程模型，分别是：Hasen模型、Hoare模型和MESA模型。其中，现在广泛应用的是MESA模型，并且Java管程的实现参考的也是MESA模型。所以今天我们重点介绍一下MESA模型。

在并发编程领域，有两大核心问题：一个是 **互斥**，即同一时刻只允许一个线程访问共享资源；另一个是 **同步**，即线程之间如何通信、协作。这两大问题，管程都是能够解决的。

我们先来看看管程是如何解决 **互斥** 问题的。

管程解决互斥问题的思路很简单，就是将共享变量及其对共享变量的操作统一封装起来。假如我们要实现一个线程安全的阻塞队列，一个最直观的想法就是：将线程不安全的队列封装起来，对外提供线程安全的操作方法，例如入队操作和出队操作。

利用管程，可以快速实现这个直观的想法。在下图中，管程X将共享变量queue这个线程不安全的队列和相关的操作入队操作enq()、出队操作deq()都封装起来了；线程A和线程B如果想访问共享变量queue，只能通过调用管程提供的enq()、deq()方法来实现；enq()、deq()保证互斥性，只允许一个线程进入管程。

不知你有没有发现，管程模型和面向对象高度契合的。估计这也是Java选择管程的原因吧。

![alt][]

那管程如何解决线程间的 **同步** 问题呢？

这个就比较复杂了，不过你可以借鉴一下我们曾经提到过的就医流程，它可以帮助你快速地理解这个问题。为进一步便于你理解，在下面，我展示了一幅MESA管程模型示意图，它详细描述了MESA模型的主要组成部分。

在管程模型里，共享变量和对共享变量的操作是被封装起来的，图中最外层的框就代表封装的意思。框的上面只有一个入口，并且在入口旁边还有一个入口等待队列。当多个线程同时试图进入管程内部时，只允许一个线程进入，其他线程则在入口等待队列中等待。这个过程类似就医流程的分诊，只允许一个患者就诊，其他患者都在门口等待。

管程里还引入了条件变量的概念，而且 **每个条件变量都对应有一个等待队列，** 如下图，条件变量A和条件变量B分别都有自己的等待队列。

![alt][alt 1]

那 **条件变量** 和 **条件变量等待队列** 的作用是什么呢？其实就是解决线程同步问题。你可以结合上面提到的阻塞队列的例子加深一下理解（阻塞队列的例子，是用管程来实现线程安全的阻塞队列，这个阻塞队列和管程内部的等待队列没有关系，本文中 **一定要注意阻塞队列和等待队列是不同的**）。

假设有个线程T1执行阻塞队列的出队操作，执行出队操作，需要注意有个前提条件，就是阻塞队列不能是空的（空队列只能出Null值，是不允许的）， **阻塞队列不空** 这个前提条件对应的就是管程里的条件变量。 如果线程T1进入管程后恰好发现阻塞队列是空的，那怎么办呢？等待啊，去哪里等呢？就去条件变量对应的 **等待队列** 里面等。此时线程T1就去“队列不空”这个条件变量的等待队列中等待。这个过程类似于大夫发现你要去验个血，于是给你开了个验血的单子，你呢就去验血的队伍里排队。线程T1进入条件变量的等待队列后，是允许其他线程进入管程的。这和你去验血的时候，医生可以给其他患者诊治，道理都是一样的。

再假设之后另外一个线程T2执行阻塞队列的入队操作，入队操作执行成功之后， **“阻塞队列不空”这个条件对于线程T1来说已经满足了，此时线程T2要通知T1，告诉它需要的条件已经满足了。当线程T1得到通知后，会从等待队列** 里面出来，但是出来之后不是马上执行，而是重新进入到 **入口等待队列** 里面。这个过程类似你验血完，回来找大夫，需要重新分诊。

条件变量及其等待队列我们讲清楚了，下面再说说wait()、notify()、notifyAll()这三个操作。前面提到线程T1发现“阻塞队列不空”这个条件不满足，需要进到对应的 **等待队列** 里等待。这个过程就是通过调用wait()来实现的。如果我们用对象A代表“阻塞队列不空”这个条件，那么线程T1需要调用A.wait()。同理当“阻塞队列不空”这个条件满足时，线程T2需要调用A.notify()来通知A等待队列中的一个线程，此时这个等待队列里面只有线程T1。至于notifyAll()这个方法，它可以通知等待队列中的所有线程。

这里我还是来一段代码再次说明一下吧。下面的代码用管程实现了一个线程安全的阻塞队列（再次强调：这个阻塞队列和管程内部的等待队列没关系，示例代码只是用管程来实现阻塞队列，而不是解释管程内部等待队列的实现原理）。阻塞队列有两个操作分别是入队和出队，这两个方法都是先获取互斥锁，类比管程模型中的入口。

1.  对于阻塞队列的入队操作，如果阻塞队列已满，就需要等待直到阻塞队列不满，所以这里用了 `notFull.await();`。
2.  对于阻塞出队操作，如果阻塞队列为空，就需要等待直到阻塞队列不空，所以就用了 `notEmpty.await();`。
3.  如果入队成功，那么阻塞队列就不空了，就需要通知条件变量：阻塞队列不空 `notEmpty` 对应的等待队列。
4.  如果出队成功，那就阻塞队列就不满了，就需要通知条件变量：阻塞队列不满 `notFull` 对应的等待队列。

public class BlockedQueue<T>{
        
      final Lock lock =
        new ReentrantLock();
      // 条件变量：队列不满
      final Condition notFull =
        lock.newCondition();
      // 条件变量：队列不空
      final Condition notEmpty =
        lock.newCondition();
    
      // 入队
      void enq(T x) {
        
        lock.lock();
        try {
        
          while (队列已满){
        
            // 等待队列不满
            notFull.await();
          }
          // 省略入队操作...
          //入队后,通知可出队
          notEmpty.signal();
        }finally {
        
          lock.unlock();
        }
      }
      // 出队
      void deq(){
        
        lock.lock();
        try {
        
          while (队列已空){
        
            // 等待队列不空
            notEmpty.await();
          }
          // 省略出队操作...
          //出队后，通知可入队
          notFull.signal();
        }finally {
        
          lock.unlock();
        }
      }
    }

在这段示例代码中，我们用了Java并发包里面的Lock和Condition，如果你看着吃力，也没关系，后面我们还会详细介绍，这个例子只是先让你明白条件变量及其等待队列是怎么回事。需要注意的是： **await()和前面我们提到的wait()语义是一样的；signal()和前面我们提到的notify()语义是一样的**。

### **wait()的正确姿势** ###

但是有一点，需要再次提醒，对于MESA管程来说，有一个编程范式，就是需要在一个while循环里面调用wait()。 **这个是MESA管程特有的**。

while(条件不满足) {
        
      wait();
    }

Hasen模型、Hoare模型和MESA模型的一个核心区别就是当条件满足后，如何通知相关线程。管程要求同一时刻只允许一个线程执行，那当线程T2的操作使线程T1等待的条件满足时，T1和T2究竟谁可以执行呢？

1.  Hasen模型里面，要求notify()放在代码的最后，这样T2通知完T1后，T2就结束了，然后T1再执行，这样就能保证同一时刻只有一个线程执行。
2.  Hoare模型里面，T2通知完T1后，T2阻塞，T1马上执行；等T1执行完，再唤醒T2，也能保证同一时刻只有一个线程执行。但是相比Hasen模型，T2多了一次阻塞唤醒操作。
3.  MESA管程里面，T2通知完T1后，T2还是会接着执行，T1并不立即执行，仅仅是从条件变量的等待队列进到入口等待队列里面。这样做的好处是notify()不用放到代码的最后，T2也没有多余的阻塞唤醒操作。但是也有个副作用，就是当T1再次执行的时候，可能曾经满足的条件，现在已经不满足了，所以需要以循环方式检验条件变量。

### **notify()何时可以使用** ###

还有一个需要注意的地方，就是notify()和notifyAll()的使用，前面章节，我曾经介绍过， \*\*除非经过深思熟虑，否则尽量使用notifyAll()\*\*。那什么时候可以使用notify()呢？需要满足以下三个条件：

1.  所有等待线程拥有相同的等待条件；
2.  所有等待线程被唤醒后，执行相同的操作；
3.  只需要唤醒一个线程。

比如上面阻塞队列的例子中，对于“阻塞队列不满”这个条件变量，其等待线程都是在等待“阻塞队列不满”这个条件，反映在代码里就是下面这3行代码。对所有等待线程来说，都是执行这3行代码， **重点是 while 里面的等待条件是完全相同的**。

while (阻塞队列已满){
        
      // 等待队列不满
      notFull.await();
    }

所有等待线程被唤醒后执行的操作也是相同的，都是下面这几行：

// 省略入队操作...
    // 入队后,通知可出队
    notEmpty.signal();

同时也满足第3条，只需要唤醒一个线程。所以上面阻塞队列的代码，使用signal()是可以的。

### **并发包中的管程** ###

Java SDK并发包内容很丰富，包罗万象，但是我觉得最核心的还是其对管程的实现。因为理论上利用管程，你几乎可以实现并发包里所有的工具类。在并发编程领域，有两大核心问题：一个是 **互斥**，即同一时刻只允许一个线程访问共享资源；另一个是 **同步**，即线程之间如何通信、协作。这两大问题，管程都是能够解决的。 **Java SDK并发包通过Lock和Condition两个接口来实现管程，其中Lock用于解决互斥问题，Condition用于解决同步问题**。

你也许听过，在Java的1.5版本中，synchronized性能不如SDK里面的Lock，但1.6版本之后，synchronized做了很多优化，将性能追了上来，所以1.6之后的版本又有人推荐使用synchronized了。那性能是否可以成为“重复造轮子”的理由呢？显然不能。因为性能问题优化一下就可以了，完全没必要“重复造轮子”。

在处理**死锁**问题时，我们有一个 **破坏不可抢占条件** 方案，但是这个方案synchronized没有办法解决。原因是synchronized申请资源的时候，如果申请不到，线程直接进入阻塞状态了，而线程进入阻塞状态，啥都干不了，也释放不了线程已经占有的资源。但我们希望的是：

> 对于“不可抢占”这个条件，占用部分资源的线程进一步申请其他资源时，如果申请不到，可以主动释放它占有的资源，这样不可抢占这个条件就破坏掉了。

如果我们重新设计一把互斥锁去解决这个问题，那该怎么设计呢？我觉得有三种方案。

1.  **能够响应中断**。synchronized的问题是，持有锁A后，如果尝试获取锁B失败，那么线程就进入阻塞状态，一旦发生死锁，就没有任何机会来唤醒阻塞的线程。但如果阻塞状态的线程能够响应中断信号，也就是说当我们给阻塞的线程发送中断信号的时候，能够唤醒它，那它就有机会释放曾经持有的锁A。这样就破坏了不可抢占条件了。
2.  **支持超时**。如果线程在一段时间之内没有获取到锁，不是进入阻塞状态，而是返回一个错误，那这个线程也有机会释放曾经持有的锁。这样也能破坏不可抢占条件。
3.  **非阻塞地获取锁**。如果尝试获取锁失败，并不进入阻塞状态，而是直接返回，那这个线程也有机会释放曾经持有的锁。这样也能破坏不可抢占条件。

这三种方案可以全面弥补synchronized的问题。到这里相信你应该也能理解了，这三个方案就是“重复造轮子”的主要原因，体现在API上，就是Lock接口的三个方法。详情如下：

// 支持中断的API
    void lockInterruptibly()
      throws InterruptedException;
    // 支持超时的API
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit)
      throws InterruptedException;
    // 支持非阻塞获取锁的API
    boolean tryLock();

#### 如何保证可见性 ####

Java SDK里面Lock的使用，有一个经典的范例，就是 `try{}finally{}`，需要重点关注的是在finally里面释放锁。这个范例无需多解释，你看一下下面的代码就明白了。但是有一点需要解释一下，那就是可见性是怎么保证的。你已经知道Java里多线程的可见性是通过Happens-Before规则保证的，而synchronized之所以能够保证可见性，也是因为有一条synchronized相关的规则：synchronized的解锁 Happens-Before 于后续对这个锁的加锁。那Java SDK里面Lock靠什么保证可见性呢？例如在下面的代码中，线程T1对value进行了+=1操作，那后续的线程T2能够看到value的正确结果吗？

class X {
        
      private final Lock rtl =
      new ReentrantLock();
      int value;
      public void addOne() {
        
        // 获取锁
        rtl.lock();
        try {
        
          value+=1;
        } finally {
        
          // 保证锁能释放
          rtl.unlock();
        }
      }
    }

答案必须是肯定的。 **Java SDK里面锁** 的实现非常复杂，这里我就不展开细说了，但是原理还是需要简单介绍一下：它是 **利用了volatile相关的Happens-Before规则**。Java SDK里面的ReentrantLock，内部持有一个volatile 的成员变量state，获取锁的时候，会读写state的值；解锁的时候，也会读写state的值（简化后的代码如下面所示）。也就是说，在执行value+=1之前，程序先读写了一次volatile变量state，在执行value+=1之后，又读写了一次volatile变量state。根据相关的Happens-Before规则：

1.  **顺序性规则**：对于线程T1，value+=1 Happens-Before 释放锁的操作unlock()；
2.  **volatile变量规则**：由于state = 1会先读取state，所以线程T1的unlock()操作Happens-Before线程T2的lock()操作；
3.  **传递性规则**：线程 T1的value+=1 Happens-Before 线程 T2 的 lock() 操作。

class SampleLock {
        
      volatile int state;
      // 加锁
      lock() {
        
        // 省略代码无数
        state = 1;
      }
      // 解锁
      unlock() {
        
        // 省略代码无数
        state = 0;
      }
    }

#### 可重入锁 ####

如果你细心观察，会发现我们创建的锁的具体类名是ReentrantLock，这个翻译过来叫 **可重入锁**。 **所谓可重入锁，顾名思义，指的是线程可以重复获取同一把锁**。例如下面代码中，当线程T1执行到 ① 处时，已经获取到了锁 rtl ，当在 ① 处调用 get()方法时，会在 ② 再次对锁 rtl 执行加锁操作。此时，如果锁 rtl 是可重入的，那么线程T1可以再次加锁成功；如果锁 rtl 是不可重入的，那么线程T1此时会被阻塞。

除了可重入锁，可能你还听说过可重入函数，可重入函数怎么理解呢？指的是线程可以重复调用？显然不是，所谓 **可重入函数，指的是多个线程可以同时调用该函数**，每个线程都能得到正确结果；同时在一个线程内支持线程切换，无论被切换多少次，结果都是正确的。多线程可以同时执行，还支持线程切换，这意味着什么呢？线程安全啊。所以，可重入函数是线程安全的。

class X {
        
      private final Lock rtl =
      new ReentrantLock();
      int value;
      public int get() {
        
        // 获取锁
        rtl.lock();         ②
        try {
        
          return value;
        } finally {
        
          // 保证锁能释放
          rtl.unlock();
        }
      }
      public void addOne() {
        
        // 获取锁
        rtl.lock();
        try {
        
          value = 1 + get(); ①
        } finally {
        
          // 保证锁能释放
          rtl.unlock();
        }
      }
    }

#### 公平锁与非公平锁 ####

在使用ReentrantLock的时候，你会发现ReentrantLock这个类有两个构造函数，一个是无参构造函数，一个是传入fair参数的构造函数。fair参数代表的是锁的公平策略，如果传入true就表示需要构造一个公平锁，反之则表示要构造一个非公平锁。

//无参构造函数：默认非公平锁
    public ReentrantLock() {
        
        sync = new NonfairSync();
    }
    //根据公平策略参数创建锁
    public ReentrantLock(boolean fair){
        
        sync = fair ? new FairSync()
                    : new NonfairSync();
    }

在前面我们谈到入口等待队列，锁都对应着一个等待队列，如果一个线程没有获得锁，就会进入等待队列，当有线程释放锁的时候，就需要从等待队列中唤醒一个等待的线程。如果是公平锁，唤醒的策略就是谁等待的时间长，就唤醒谁，很公平；如果是非公平锁，则不提供这个公平保证，有可能等待时间短的线程反而先被唤醒。

#### 用锁的最佳实践 ####

用锁虽然能解决很多并发问题，但是风险也是挺高的。可能会导致死锁，也可能影响性能。这方面有是否有相关的最佳实践呢？有，还很多。但是我觉得最值得推荐的是并发大师Doug Lea《Java并发编程：设计原则与模式》一书中，推荐的三个用锁的最佳实践，它们分别是：

> 1.  永远只在更新对象的成员变量时加锁
> 2.  永远只在访问可变的成员变量时加锁
> 3.  永远不在调用其他对象的方法时加锁

这三条规则，前两条估计你一定会认同，最后一条你可能会觉得过于严苛。但是我还是倾向于你去遵守，因为调用其他对象的方法，实在是太不安全了，也许“其他”方法里面有线程sleep()的调用，也可能会有奇慢无比的I/O操作，这些都会严重影响性能。更可怕的是，“其他”类的方法可能也会加锁，然后双重加锁就可能导致死锁。

**并发问题，本来就难以诊断，所以你一定要让你的代码尽量安全，尽量简单，哪怕有一点可能会出问题，都要努力避免。**

下面我们谈谈另外一个话题：Dubbo如何用管程实现异步转同步？

Java 语言内置的管程里只有一个条件变量，而Lock&Condition实现的管程是支持多个条件变量的，这是二者的一个重要区别。刚刚我们讲了Java SDK并发包里的Lock有别于synchronized隐式锁的三个特性：能够响应中断、支持超时和非阻塞地获取锁。而Java SDK并发包里的Condition， **实现了管程模型里面的条件变量**。

在很多并发场景下，支持多个条件变量能够让我们的并发程序可读性更好，实现起来也更容易。例如，实现一个阻塞队列，就需要两个条件变量。

**那如何利用两个条件变量快速实现阻塞队列呢？**

一个阻塞队列，需要两个条件变量，一个是队列不空（空队列不允许出队），另一个是队列不满（队列已满不允许入队）

这里你需要注意，Lock和Condition实现的管程， \*\*线程等待和通知需要调用await()、signal()、signalAll()\*\*，它们的语义和wait()、notify()、notifyAll()是相同的。但是不一样的是，Lock&Condition实现的管程里只能使用前面的await()、signal()、signalAll()，而后面的wait()、notify()、notifyAll()只有在synchronized实现的管程里才能使用。如果一不小心在Lock&Condition实现的管程里调用了wait()、notify()、notifyAll()，那程序可就彻底玩儿完了。

Java SDK并发包里的Lock和Condition不过就是管程的一种实现而已，管程你已经很熟悉了，那Lock和Condition的使用自然是小菜一碟。下面我们就来看看在知名项目Dubbo中，Lock和Condition是怎么用的。不过在开始介绍源码之前，我还先要介绍两个概念：同步和异步。

### **同步与异步** ###

什么时同步和异步？ **通俗点来讲就是调用方是否需要等待结果，如果需要等待结果，就是同步；如果不需要等待结果，就是异步**。

比如在下面的代码里，有一个计算圆周率小数点后100万位的方法 `pai1M()`，这个方法可能需要执行俩礼拜，如果调用 `pai1M()` 之后，线程一直等着计算结果，等俩礼拜之后结果返回，就可以执行 `printf("hello world")` 了，这个属于同步；如果调用 `pai1M()` 之后，线程不用等待计算结果，立刻就可以执行 `printf("hello world")`，这个就属于异步。

// 计算圆周率小说点后100万位
    String pai1M() {
        
      //省略代码无数
    }
    
    pai1M()
    printf("hello world")

同步，是Java代码默认的处理方式。如果你想让你的程序支持异步，可以通过下面两种方式来实现：

1.  调用方创建一个子线程，在子线程中执行方法调用，这种调用我们称为异步调用；
2.  方法实现的时候，创建一个新的线程执行主要逻辑，主线程直接return，这种方法我们一般称为异步方法。

### **Dubbo源码分析** ###

其实在编程领域，异步的场景还是挺多的，比如TCP协议本身就是异步的，我们工作中经常用到的RPC调用， **在TCP协议层面，发送完RPC请求后，线程是不会等待RPC的响应结果的**。可能你会觉得奇怪，平时工作中的RPC调用大多数都是同步的啊？这是怎么回事呢？

其实很简单，一定是有人帮你做了异步转同步的事情。例如目前知名的RPC框架Dubbo就给我们做了异步转同步的事情，那它是怎么做的呢？下面我们就来分析一下Dubbo的相关源码。

对于下面一个简单的RPC调用，默认情况下sayHello()方法，是个同步方法，也就是说，执行service.sayHello(“dubbo”)的时候，线程会停下来等结果。

DemoService service = 初始化部分省略
    String message =
      service.sayHello("dubbo");
    System.out.println(message);

如果此时你将调用线程dump出来的话，会是下图这个样子，你会发现调用线程阻塞了，线程状态是TIMED\_WAITING。本来发送请求是异步的，但是调用线程却阻塞了，说明Dubbo帮我们做了异步转同步的事情。通过调用栈，你能看到线程是阻塞在DefaultFuture.get()方法上，所以可以推断：Dubbo异步转同步的功能应该是通过DefaultFuture这个类实现的。

![alt][alt 2]

调用栈信息

不过为了理清前后关系，还是有必要分析一下调用DefaultFuture.get()之前发生了什么。DubboInvoker的108行调用了DefaultFuture.get()，这一行很关键，我稍微修改了一下列在了下面。这一行先调用了request(inv, timeout)方法，这个方法其实就是发送RPC请求，之后通过调用get()方法等待RPC返回结果。

public class DubboInvoker{
        
      Result doInvoke(Invocation inv){
        
        // 下面这行就是源码中108行
        // 为了便于展示，做了修改
        return currentClient
          .request(inv, timeout)
          .get();
      }
    }

DefaultFuture这个类是很关键，我把相关的代码精简之后，列到了下面。不过在看代码之前，你还是有必要重复一下我们的需求：当RPC返回结果之前，阻塞调用线程，让调用线程等待；当RPC返回结果后，唤醒调用线程，让调用线程重新执行。不知道你有没有似曾相识的感觉，这不就是经典的等待-通知机制吗？这个时候想必你的脑海里应该能够浮现出管程的解决方案了。有了自己的方案之后，我们再来看看Dubbo是怎么实现的。

// 创建锁与条件变量
    private final Lock lock
        = new ReentrantLock();
    private final Condition done
        = lock.newCondition();
    
    // 调用方通过该方法等待结果
    Object get(int timeout){
        
      long start = System.nanoTime();
      lock.lock();
      try {
        
     while (!isDone()) {
        
       done.await(timeout);
          long cur=System.nanoTime();
       if (isDone() ||
              cur-start > timeout){
        
         break;
       }
     }
      } finally {
        
     lock.unlock();
      }
      if (!isDone()) {
        
     throw new TimeoutException();
      }
      return returnFromResponse();
    }
    // RPC结果是否已经返回
    boolean isDone() {
        
      return response != null;
    }
    // RPC结果返回时调用该方法
    private void doReceived(Response res) {
        
      lock.lock();
      try {
        
        response = res;
        if (done != null) {
        
          done.signal();
        }
      } finally {
        
        lock.unlock();
      }
    }

调用线程通过调用get()方法等待RPC返回结果，这个方法里面，你看到的都是熟悉的“面孔”：调用lock()获取锁，在finally里面调用unlock()释放锁；获取锁后，通过经典的在循环中调用await()方法来实现等待。

当RPC结果返回时，会调用doReceived()方法，这个方法里面，调用lock()获取锁，在finally里面调用unlock()释放锁，获取锁后通过调用signal()来通知调用线程，结果已经返回，不用继续等待了。

至此，Dubbo里面的异步转同步的源码就分析完了，有没有觉得还挺简单的？最近这几年，工作中需要异步处理的越来越多了，其中有一个主要原因就是有些API本身就是异步API。例如websocket也是一个异步的通信协议，如果基于这个协议实现一个简单的RPC，你也会遇到异步转同步的问题。现在很多公有云的API本身也是异步的，例如创建云主机，就是一个异步的API，调用虽然成功了，但是云主机并没有创建成功，你需要调用另外一个API去轮询云主机的状态。如果你需要在项目内部封装创建云主机的API，你也会面临异步转同步的问题，因为同步的API更易用。

### **总结** ###

管程是一个解决并发问题的模型，你可以参考医院就医的流程来加深理解。理解这个模型的重点在于理解条件变量及其等待队列的工作原理。

Java参考了MESA模型，语言内置的管程（synchronized）对MESA模型进行了精简。MESA模型中，条件变量可以有多个，Java语言内置的管程里只有一个条件变量。具体如下图所示。

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Java内置的管程方案（synchronized）使用简单，synchronized关键字修饰的代码块，在编译期会自动生成相关加锁和解锁的代码，但是仅支持一个条件变量；而Java SDK并发包实现的管程支持多个条件变量，不过并发包里的锁，需要开发人员自己进行加锁和解锁操作。

并发编程里两大核心问题——互斥和同步，都可以由管程来帮你解决。学好管程，理论上所有的并发问题你都可以解决，并且很多并发工具类底层都是管程实现的，所以学好管程，就是相当于掌握了并发编程的基石。

Java SDK 并发包里的Lock接口里面的每个方法，你可以感受到，都是经过深思熟虑的。除了支持类似synchronized隐式加锁的lock()方法外，还支持超时、非阻塞、可中断的方式获取锁，这三种方式为我们编写更加安全、健壮的并发程序提供了很大的便利。

除了并发大师Doug Lea推荐的三个最佳实践外，你也可以参考一些诸如：减少锁的持有时间、减小锁的粒度等业界广为人知的规则，其实本质上它们都是相通的，不过是在该加锁的地方加锁而已。

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