Java多线程模式之Balking模式详解

什么是Balking模式

Balking模式是一种简单的多线程模式，旨在防止多个线程同时执行相同的操作。在Balking模式中，如果发现已经存在一个等待被处理的请求，则不会再创建一个新的请求。

Balking模式的工作原理

1. 如果线程想要执行某个任务，它会首先检查某个共享变量的状态。
2. 如果共享变量的状态与线程所期望的状态不一致，则该线程将创建一个新的任务。否则，该线程不会执行任何操作并退出。

Balking模式的实现

public class BalkingPattern {
    private boolean jobInProgress = false;
    private final Object lock = new Object();

    public void job() {
        synchronized (lock) {
            // 检查是否有其他线程正在处理作业
            if (jobInProgress) {
                return;
            }
            jobInProgress = true;
        }
        // 执行作业任务
        // ...
        synchronized (lock) {
            // 标记作业任务已经完成
            jobInProgress = false;
        }
    }
}

在上面的代码中，我们使用了一个共享的boolean值jobInProgress来跟踪作业的状态。如果它是false，则表示没有任何线程正在处理作业任务。其中，使用synchronized关键字来确保线程安全。

其中job()方法就是我们要执行的作业任务，当一个线程想要执行此任务时，会首先检查共享变量jobInProgress的状态，如果jobInProgress为false，则表示没有其他线程正在处理作业，当前线程可以执行这个作业任务，并将jobInProgress标记为true，否则就直接返回。

该方法的最后一步就是将jobInProgress标记为false，表示作业任务已经完成。

示例一：Balking模式应用于文件系统

假设我们有一个类，该类对文件系统进行简单的封装，我们可以使用Balking模式来确保在重命名时，操作不被多个线程同时执行。

public class FileSystem {
    private boolean nameSet = false;
    private String name;
    private final Object lock = new Object();

    public void setName(String name) {
        synchronized (lock) {
            // 检查是否已经设置了文件名
            if (nameSet) {
                return;
            }
            this.name = name;
            nameSet = true;
        }
        // 执行重命名操作
        // ...
        synchronized (lock) {
            // 重命名操作完成，重置nameSet状态
            nameSet = false;
        }
    }
}

在上述代码中，我们使用了共享变量nameSet来保持文件名状态。setName()方法首先检查nameSet的状态。如果它为true，则返回并不执行任何操作，否则将filename设置为指定的值，并将nameSet标记为true，表示某个线程正在占用此操作。在执行重命名操作后，将nameSet标记为false，表示该操作已经完成。

示例二：Balking模式应用于任务队列

假设我们有一个任务队列，多个线程可以将任务添加到队列中。在添加任务时，我们使用Balking模式来确保同一任务只被添加一次。

public class TaskQueue {
    private final List<Task> tasks = new ArrayList<>();
    private boolean isAdding = false;
    private final Object lock = new Object();

    public void addTask(Task task) {
        synchronized (lock) {
            // 检查任务是否已经存在
            if (tasks.contains(task)) {
                return;
            }
            // 检查是否有其他线程正在添加任务
            if (isAdding) {
                return;
            }
            isAdding = true;
        }
        tasks.add(task);
        // 执行添加任务操作
        // ...
        synchronized (lock) {
            // 添加任务操作完成，重置isAdding状态
            isAdding = false;
        }
    }
}

在上面的代码中，我们使用了一个共享变量isAdding来跟踪添加任务操作的状态，addTask()方法首先检查任务是否已经存在。如果任务已经存在，则返回并不执行任何操作。接着，检查isAdding变量的状态，如果它为true，则表示有其他线程正在添加任务，当前线程就直接返回。否则将isAdding标记为true，表示某个线程正在占用此操作。在添加任务操作之后，将isAdding标记为false，表示该操作已经完成。

总结

Balking模式是一种简单的多线程模式，旨在防止多个线程同时执行相同的操作。该模式主要通过使用共享变量以及synchronized关键字来保证线程安全。Balking模式在实际开发中应用广泛，它通常用于维护线程安全的状态信息，例如我们以上述两个示例中的文件名和任务队列。