Java多线程-Condition

Condition 将 Object 监视器方法(wait、notify 和 notifyAll)分解成截然不同的对象,以便通过将这些对象与任意 Lock 实现组合使用,为每个对象提供多个等待 set(wait-set)。其中,Lock 替代了 synchronized 方法和语句的使用,Condition 替代了 Object 监视器方法的使用。

先看一个关于Condition使用的简单实例:

public class ConditionTest {
    public static void main(String[] args) {
        final Lock lock = new ReentrantLock();
        final Condition condition = lock.newCondition();
       
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    lock.lock();
                    System.out.println("我需要等一个信号"+this);
                    condition.await();
                    System.out.println("我拿到一个信号"+this);
                } catch (Exception e) {
                    // TODO: handle exception
                } finally{
                    lock.unlock();
                }
               
               
            }
        }, "thread1");
        thread1.start();
        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    lock.lock();
                    System.out.println("我拿到了锁");
                    Thread.sleep(500);
                    System.out.println("我发出一个信号");
                    condition.signal();
                } catch (Exception e) {
                    // TODO: handle exception
                } finally{
                    lock.unlock();
                }
               
               
            }
        }, "thread2");
        thread2.start();
    }
}

运行结果:

1 我需要等一个信号com.luchao.traditionalthread.ConditionTest$1@10bc3c9
2 我拿到了锁
3 我发出一个信号
4 我拿到一个信号com.luchao.traditionalthread.ConditionTest$1@10bc3c9

可以看到,Condition的执行方式,是当在线程1中调用await方法后,线程1将释放锁,并且将自己沉睡,等待唤醒,线程2获取到锁后,开始做事,完毕后,调用Condition的signal方法,唤醒线程1,线程1恢复执行。

以上说明Condition是一个多线程间协调通信的工具类,使得某个,或者某些线程一起等待某个条件(Condition),只有当该条件具备( signal 或者 signalAll方法被带调用)时 ,这些等待线程才会被唤醒,从而重新争夺锁。

Condition与传统线程通信有些类似,它的使用更广,可以将多个线程进行通信,以完成更加复杂的通信。

用Condition替换传统线程通信,在前面的传统有一个子线程和主线程交替运行50次的实例,使用Condition也可以完成。

代码如下:

public class ConditionCommuniction {
    public static void main(String[] args) {
        final Business business = new Business();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 50; i++) {
                    business.sub(i);
                }
            }
        }).start();
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            business.main(i);
        }
    }
   
   
    static class Business{
        private Lock lock = new ReentrantLock();
        private boolean isMain = true;
        private Condition condition = lock.newCondition();
        public void main(int i){
            lock.lock();
            try {
                while(!isMain){
                    condition.await();
                }
                for (int j = 0; j < 100; j++) {
                    System.out.println("main is looping  :" + j +" in " + i);
                }
                isMain = false;
                condition.signal();
            } catch (Exception e) {
                // TODO: handle exception
            } finally{
                lock.unlock();
            }
        }
        public void sub(int i){
            lock.lock();
            try {
                while(isMain){
                    condition.await();
                }
                for (int j = 0; j < 10; j++) {
                    System.out.println("sub is looping  :" + j +" in " + i);
                }
                isMain = true;
                condition.signal();
            } catch (Exception e) {
                // TODO: handle exception
            } finally{
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}

在Condition中,用await()替换wait(),用signal()替换notify(),用signalAll()替换notifyAll(),传统线程的通信方式,Condition都可以实现,这里注意,Condition是被绑定到Lock上的,要创建一个Lock的Condition必须用newCondition()方法。

这样看来,Condition和传统的线程通信没什么区别,Condition的强大之处在于它可以为多个线程间建立不同的Condition,下面引入API中的一段代码,加以说明。

class BoundedBuffer { 
  final Lock lock = new ReentrantLock();//锁对象 
  final Condition notFull  = lock.newCondition();//写线程条件 
  final Condition notEmpty = lock.newCondition();//读线程条件 
 
  final Object[] items = new Object[100];//缓存队列 
  int putptr/*写索引*/, takeptr/*读索引*/, count/*队列中存在的数据个数*/; 
 
  public void put(Object x) throws InterruptedException { 
    lock.lock(); 
    try { 
      while (count == items.length)//如果队列满了 
        notFull.await();//阻塞写线程 
      items[putptr] = x;//赋值 
      if (++putptr == items.length) putptr = 0;//如果写索引写到队列的最后一个位置了,那么置为0 
      ++count;//个数++ 
      notEmpty.signal();//唤醒读线程 
    } finally { 
      lock.unlock(); 
    } 
  } 
 
  public Object take() throws InterruptedException { 
    lock.lock(); 
    try { 
      while (count == 0)//如果队列为空 
        notEmpty.await();//阻塞读线程 
      Object x = items[takeptr];//取值 
      if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;//如果读索引读到队列的最后一个位置了,那么置为0 
      --count;//个数-- 
      notFull.signal();//唤醒写线程 
      return x; 
    } finally { 
      lock.unlock(); 
    } 
  } 
 }

这就是多个Condition的强大之处,假设缓存队列中已经存满,那么阻塞的肯定是写线程,唤醒的肯定是读线程,相反,阻塞的肯定是读线程,唤醒的肯定是写线程,那么假设只有一个Condition会有什么效果呢,缓存队列中已经存满,这个Lock不知道唤醒的是读线程还是写线程了,如果唤醒的是读线程,皆大欢喜,如果唤醒的是写线程,那么线程刚被唤醒,又被阻塞了,这时又去唤醒,这样就浪费了很多时间。

将上面主线程和子线程交替运行的程序进行扩展,三个线程交替运行,代码如下:

public class ThreeConditionCommunication {
    public static void main(String[] args) {
        final Business business = new Business();
        new Thread(new Runnable() {
           
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 50; i++) {
                    business.sub1(i);
                }
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {
           
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 50; i++) {
                    business.sub2(i);
                }
            }
        }).start();
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            business.main(i);
        }
    }
    static class Business{
        Lock lock = new ReentrantLock();
        Condition main = lock.newCondition();
        Condition sub1 = lock.newCondition();
        Condition sub2 = lock.newCondition();
        int runNum = 1;
       
        public void main(int i){
            lock.lock();
            try {
                while(runNum!=1){
                    main.await();//主线程等待
                }
                for (int j = 0; j < 100; j++) {
                    System.out.println("main is looping of "+j+" in "+i);
                }
                runNum = 2;
                sub1.signal();//唤醒子线程1
            } catch (Exception e) {
                // TODO: handle exception
            } finally{
                lock.unlock();
            }
        }
        public void sub1(int i){
            lock.lock();
            try {
                while(runNum!=2){
                    sub1.await();//子线程1等待
                }
                for (int j = 0; j < 10; j++) {
                    System.out.println("sub1 is looping of "+j+" in "+i);
                }
                runNum = 3;
                sub2.signal();//唤醒子线程2
            } catch (Exception e) {
                // TODO: handle exception
            } finally{
                lock.unlock();
            }
        }
        public void sub2(int i){
            lock.lock();
            try {
                while(runNum!=3){
                    sub2.await();//子线程2等待
                }
                for (int j = 0; j < 20; j++) {
                    System.out.println("sub2 is looping of "+j+" in "+i);
                }
                runNum = 1;
                main.signal();//唤醒主线程
            } catch (Exception e) {
                // TODO: handle exception
            } finally{
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}

由此可见,Condition在多线程通信的强大作用,可以大大提高程序效率。

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转载自www.linuxidc.com/Linux/2016-02/128683.htm