java多線程-Condition

来源:http://www.cnblogs.com/lcngu/archive/2016/02/22/5208465.html
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Condition 將 Object 監視器方法（wait、notify 和 notifyAll）分解成截然不同的對象，以便通過將這些對象與任意 Lock 實現組合使用，為每個對象提供多個等待 set（wait-set）。其中，Lock 替代了 synchronized 方法和語句的使用，Condi


Condition 將 Object 監視器方法（wait、notify 和 notifyAll）分解成截然不同的對象，以便通過將這些對象與任意 Lock 實現組合使用，為每個對象提供多個等待 set（wait-set）。其中，Lock 替代了 synchronized 方法和語句的使用，Condition 替代了 Object 監視器方法的使用。

先看一個關於Condition使用的簡單實例：

 1 public class ConditionTest {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         final Lock lock = new ReentrantLock();
 4         final Condition condition = lock.newCondition();
 5         
 6         Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
 7             @Override
 8             public void run() {
 9                 try {
10                     lock.lock();
11                     System.out.println("我需要等一個信號"+this);
12                     condition.await();
13                     System.out.println("我拿到一個信號"+this);
14                 } catch (Exception e) {
15                     // TODO: handle exception
16                 } finally{
17                     lock.unlock();
18                 }
19                 
20                 
21             }
22         }, "thread1");
23         thread1.start();
24         Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
25             @Override
26             public void run() {
27                 try {
28                     lock.lock();
29                     System.out.println("我拿到了鎖");
30                     Thread.sleep(500);
31                     System.out.println("我發出一個信號");
32                     condition.signal();
33                 } catch (Exception e) {
34                     // TODO: handle exception
35                 } finally{
36                     lock.unlock();
37                 }
38                 
39                 
40             }
41         }, "thread2");
42         thread2.start();
43     }
44 }

運行結果：

1 我需要等一個信號com.luchao.traditionalthread.ConditionTest$1@10bc3c9
2 我拿到了鎖
3 我發出一個信號
4 我拿到一個信號com.luchao.traditionalthread.ConditionTest$1@10bc3c9
View Code

可以看到，Condition的執行方式，是當線上程1中調用await方法後，線程1將釋放鎖，並且將自己沉睡，等待喚醒，線程2獲取到鎖後，開始做事，完畢後，調用Condition的signal方法，喚醒線程1，線程1恢復執行。

以上說明Condition是一個多線程間協調通信的工具類，使得某個，或者某些線程一起等待某個條件（Condition）,只有當該條件具備( signal 或者 signalAll方法被帶調用)時 ，這些等待線程才會被喚醒，從而重新爭奪鎖。

Condition與傳統線程通信有些類似，它的使用更廣，可以將多個線程進行通信，以完成更加複雜的通信。

用Condition替換傳統線程通信，在前面的傳統有一個子線程和主線程交替運行50次的實例，使用Condition也可以完成。

代碼如下：

 1 public class ConditionCommuniction {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         final Business business = new Business();
 4         new Thread(new Runnable() {
 5             @Override
 6             public void run() {
 7                 for (int i = 0; i < 50; i++) {
 8                     business.sub(i);
 9                 }
10             }
11         }).start();
12         for (int i = 0; i < 50; i++) {
13             business.main(i);
14         }
15     }
16     
17     
18     static class Business{
19         private Lock lock = new ReentrantLock();
20         private boolean isMain = true;
21         private Condition condition = lock.newCondition();
22         public void main(int i){
23             lock.lock();
24             try {
25                 while(!isMain){
26                     condition.await();
27                 }
28                 for (int j = 0; j < 100; j++) {
29                     System.out.println("main is looping  :" + j +" in " + i);
30                 }
31                 isMain = false;
32                 condition.signal();
33             } catch (Exception e) {
34                 // TODO: handle exception
35             } finally{
36                 lock.unlock();
37             }
38         }
39         public void sub(int i){
40             lock.lock();
41             try {
42                 while(isMain){
43                     condition.await();
44                 }
45                 for (int j = 0; j < 10; j++) {
46                     System.out.println("sub is looping  :" + j +" in " + i);
47                 }
48                 isMain = true;
49                 condition.signal();
50             } catch (Exception e) {
51                 // TODO: handle exception
52             } finally{
53                 lock.unlock();
54             }
55         }
56     }
57 }

　　在Condition中，用await()替換wait()，用signal()替換notify()，用signalAll()替換notifyAll()，傳統線程的通信方式，Condition都可以實現，這裡註意，Condition是被綁定到Lock上的，要創建一個Lock的Condition必須用newCondition()方法。

 　　這樣看來，Condition和傳統的線程通信沒什麼區別，Condition的強大之處在於它可以為多個線程間建立不同的Condition，下麵引入API中的一段代碼，加以說明。

 1 class BoundedBuffer {  
 2    final Lock lock = new ReentrantLock();//鎖對象  
 3    final Condition notFull  = lock.newCondition();//寫線程條件   
 4    final Condition notEmpty = lock.newCondition();//讀線程條件   
 5   
 6    final Object[] items = new Object[100];//緩存隊列  
 7    int putptr/*寫索引*/, takeptr/*讀索引*/, count/*隊列中存在的數據個數*/;  
 8   
 9    public void put(Object x) throws InterruptedException {  
10      lock.lock();  
11      try {  
12        while (count == items.length)//如果隊列滿了   
13          notFull.await();//阻塞寫線程  
14        items[putptr] = x;//賦值   
15        if (++putptr == items.length) putptr = 0;//如果寫索引寫到隊列的最後一個位置了，那麼置為0  
16        ++count;//個數++  
17        notEmpty.signal();//喚醒讀線程  
18      } finally {  
19        lock.unlock();  
20      }  
21    }  
22   
23    public Object take() throws InterruptedException {  
24      lock.lock();  
25      try {  
26        while (count == 0)//如果隊列為空  
27          notEmpty.await();//阻塞讀線程  
28        Object x = items[takeptr];//取值   
29        if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;//如果讀索引讀到隊列的最後一個位置了，那麼置為0  
30        --count;//個數--  
31        notFull.signal();//喚醒寫線程  
32        return x;  
33      } finally {  
34        lock.unlock();  
35      }  
36    }   
37  }

　　這就是多個Condition的強大之處，假設緩存隊列中已經存滿，那麼阻塞的肯定是寫線程，喚醒的肯定是讀線程，相反，阻塞的肯定是讀線程，喚醒的肯定是寫線程，那麼假設只有一個Condition會有什麼效果呢，緩存隊列中已經存滿，這個Lock不知道喚醒的是讀線程還是寫線程了，如果喚醒的是讀線程，皆大歡喜，如果喚醒的是寫線程，那麼線程剛被喚醒，又被阻塞了，這時又去喚醒，這樣就浪費了很多時間。

　　將上面主線程和子線程交替運行的程式進行擴展，三個線程交替運行，代碼如下：

 1 public class ThreeConditionCommunication {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         final Business business = new Business();
 4         new Thread(new Runnable() {
 5             
 6             @Override
 7             public void run() {
 8                 for (int i = 0; i < 50; i++) {
 9                     business.sub1(i);
10                 }
11             }
12         }).start();
13         new Thread(new Runnable() {
14             
15             @Override
16             public void run() {
17                 for (int i = 0; i < 50; i++) {
18                     business.sub2(i);
19                 }
20             }
21         }).start();
22         for (int i = 0; i < 50; i++) {
23             business.main(i);
24         }
25     }
26     static class Business{
27         Lock lock = new ReentrantLock();
28         Condition main = lock.newCondition();
29         Condition sub1 = lock.newCondition();
30         Condition sub2 = lock.newCondition();
31         int runNum = 1;
32         
33         public void main(int i){
34             lock.lock();
35             try {
36                 while(runNum!=1){
37                     main.await();//主線程等待
38                 }
39                 for (int j = 0; j < 100; j++) {
40                     System.out.println("main is looping of "+j+" in "+i);
41                 }
42                 runNum = 2;
43                 sub1.signal();//喚醒子線程1
44             } catch (Exception e) {
45                 // TODO: handle exception
46             } finally{
47                 lock.unlock();
48             }
49         }
50         public void sub1(int i){
51             lock.lock();
52             try {
53                 while(runNum!=2){
54                     sub1.await();//子線程1等待
55                 }
56                 for (int j = 0; j < 10; j++) {
57                     System.out.println("sub1 is looping of "+j+" in "+i);
58                 }
59                 runNum = 3;
60                 sub2.signal();//喚醒子線程2
61             } catch (Exception e) {
62                 // TODO: handle exception
63             } finally{
64                 lock.unlock();
65             }
66         }
67         public void sub2(int i){
68             lock.lock();
69             try {
70                 while(runNum!=3){
71                     sub2.await();//子線程2等待
72                 }
73                 for (int j = 0; j < 20; j++) {
74                     System.out.println("sub2 is looping of "+j+" in "+i);
75                 }
76                 runNum = 1;
77                 main.signal();//喚醒主線程
78             } catch (Exception e) {
79                 // TODO: handle exception
80             } finally{
81                 lock.unlock();
82             }
83         }
84     }
85 }

由此可見，Condition在多線程通信的強大作用，可以大大提高程式效率。


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