Java并发编程一Condition初使用
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Java并发编程一Condition初使用
Condition是什么？
Condition是在Java1.5中才出现的，它用来替代传统Object中的wait()、notify()，实现线程间的协作，相比使用Object中的wait()、notify()，使用Condition的await()、signal()这种方式实现线程间协作更加安全和高效。因此通常来说比较推荐使用Condition，阻塞队列实际上是使用了Condition来模拟线程间协作。
Condition是个接口，基本的方法就是await()和signal()方法。
Condition依赖于Lock接口，生成一个Condition的基本代码是lock.newCondition()（假如lock为ReentrantLock的实例，ReentrantLock是Lock的实现类）。
调用Condition的await()和signal()方法，都必须在lock保护之内，就是说必须在lock.lock()和lock.unlock()之间才可以使用，这和在synchronized同步代码块或者同步方法中使用Object中的wait()、notify()类似。
-
Conditon中的await()对应Object中的wait()。 -
Condition中的signal()对应Object中的notify()。 -
Condition中的signalAll()对应Object中的notifyAll()。
我们来使用一下它吧。
代码：
package flowcontrol.condition;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class ConditionDemo1 {
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition = lock.newCondition();
void method1() throws InterruptedException {
lock.lock();
try{
System.out.println("条件不满足，开始await");
condition.await();
System.out.println("条件满足了，开始执行后续的任务");
}finally {
lock.unlock();
}
}
void method2() {
lock.lock();
try{
System.out.println("准备工作完成，唤醒其他的线程");
condition.signal();
}finally {
lock.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ConditionDemo1 conditionDemo1 = new ConditionDemo1();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(1000);
conditionDemo1.method2();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
conditionDemo1.method1();
}
}
输出：
条件不满足，开始await
准备工作完成，唤醒其他的线程
条件满足了，开始执行后续的任务
是不是很像synchronized同步代码块或者同步方法中调用的wait()和notify()。
来看看Condition 的源码。
package java.util.concurrent.locks;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.Date;
public interface Condition {
void await() throws InterruptedException;
void awaitUninterruptibly();
long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException;
boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException;
void signal();
void signalAll();
}
-
await()：造成当前线程在接到信号或被中断之前一直处于等待状态。 -
awaitUninterruptibly()：造成当前线程在接到信号之前一直处于等待状态（该方法不响应中断）。 -
awaitNanos(long nanosTimeout)：造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定等待时间之前一直处于等待状态。返回值表示剩余时间，如果在nanosTimesout之前唤醒，那么返回值为nanosTimeout - 消耗时间，如果返回值<= 0，则可以认定它已经超时了。 -
await(long time, TimeUnit unit)：造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定等待时间之前一直处于等待状态。 -
awaitUntil(Date deadline)：造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定最后期限之前一直处于等待状态。如果没有到指定时间就被通知，则返回true，否则表示到了指定时间，返回false。 -
signal()：唤醒一个等待线程。该线程从等待方法返回前必须获得与Condition相关的锁。 -
signalAll()：唤醒所有等待线程。能够从等待方法返回的线程必须获得与Condition相关的锁。
说了Condition中的方法，就可以将Condition中的方法和Object中的方法进行对比了，如下图所示：
最后我们用Lock、Condition和队列来实现一个生产者-消费者模式。
代码：
package flowcontrol.condition;
import java.util.PriorityQueue;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class ConditionDemo2 {
private int queueSize = 10;
private PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<Integer>(queueSize);
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition notFull = lock.newCondition();
private Condition notEmpty = lock.newCondition();
public static void main(String[] args) {
ConditionDemo2 conditionDemo2 = new ConditionDemo2();
Producer producer = conditionDemo2.new Producer();
Consumer consumer = conditionDemo2.new Consumer();
producer.start();
consumer.start();
}
class Consumer extends Thread {
@Override
public void run() {
consume();
}
private void consume() {
while (true) {
lock.lock();
try {
while (queue.size() == 0) {
System.out.println("队列空，等待数据");
try {
notEmpty.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
queue.poll();
notFull.signalAll();
System.out.println("从队列里取走了一个数据，队列剩余" + queue.size() + "个元素");
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
}
class Producer extends Thread {
@Override
public void run() {
produce();
}
private void produce() {
while (true) {
lock.lock();
try {
while (queue.size() == queueSize) {
System.out.println("队列满，等待有空余");
try {
notFull.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
queue.offer(1);
notEmpty.signal();
System.out.println("向队列插入了一个元素，队列剩余空间" + (queueSize - queue.size()));
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
}
}
输出：
向队列插入了一个元素，队列剩余空间9
向队列插入了一个元素，队列剩余空间8
向队列插入了一个元素，队列剩余空间7
向队列插入了一个元素，队列剩余空间6
向队列插入了一个元素，队列剩余空间5
向队列插入了一个元素，队列剩余空间4
向队列插入了一个元素，队列剩余空间3
向队列插入了一个元素，队列剩余空间2
向队列插入了一个元素，队列剩余空间1
向队列插入了一个元素，队列剩余空间0
队列满，等待有空余
从队列里取走了一个数据，队列剩余9个元素
从队列里取走了一个数据，队列剩余8个元素
从队列里取走了一个数据，队列剩余7个元素
从队列里取走了一个数据，队列剩余6个元素
从队列里取走了一个数据，队列剩余5个元素
从队列里取走了一个数据，队列剩余4个元素
从队列里取走了一个数据，队列剩余3个元素
从队列里取走了一个数据，队列剩余2个元素
从队列里取走了一个数据，队列剩余1个元素
从队列里取走了一个数据，队列剩余0个元素
队列空，等待数据
输出我只粘贴了一部分，但从输出结果看，这符合我们的预期。
我们上面用用Lock、Condition和队列来实现的生产者-消费者模式类似于ArrayBlockingQueue中的生产者-消费者模式的实现，只不过ArrayBlockingQueue用的是数组。
其实使用synchronized再结合Object中的wait()、notify()同样也可以实现生产者-消费者模式。
但是Lock和Condition中的方法相较于synchronized和Object中的方法有很明显的扩展性和优势，比如Lock中的tryLock()、lockInterruptibly()等，并且一个Lock可以new多个Condition，Condition中还有awaitUninterruptibly() 这种可以不被中断的等待方法。
