JAVA多線程之Condition
接近一週沒更新《Java線程》專欄了，主要是這周工作上比較忙，生活上也比較忙，呵呵，進入正題，上一篇講述了併發包下的Lock，Lock可以更好的解決線程同步問題，使之更面向對象，並且ReadWriteLock在處理同步時更強大，那麼同樣，線程間僅僅互斥是不夠的，還需要通信，本篇的內容是基於上篇之上，使用Lock如何處理線程通信。
那麼引入本篇的主角，Condition，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，爲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。下面將之前寫過的一個線程通信的例子替換成用Condition實現(Java線程(三))，代碼如下：
public class ThreadTest2 {
public static void main(String[] args) {
final Business business = new Business();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
threadExecute(business, "sub");
}
}).start();
threadExecute(business, "main");
}
public static void threadExecute(Business business, String threadType) {
for(int i = 0; i < 100; i++) {
try {
if("main".equals(threadType)) {
business.main(i);
} else {
business.sub(i);
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
class Business {
private boolean bool = true;
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition = lock.newCondition();
public /*synchronized*/ void main(int loop) throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while(bool) {
condition.await();//this.wait();
}
for(int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("main thread seq of " + i + ", loop of " + loop);
}
bool = true;
condition.signal();//this.notify();
} finally {
lock.unlock();
}
}
public /*synchronized*/ void sub(int loop) throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while(!bool) {
condition.await();//this.wait();
}
for(int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("sub thread seq of " + i + ", loop of " + loop);
}
bool = false;
condition.signal();//this.notify();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
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，這裏注意，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爲多個線程間建立不同的Condition，下面引入API中的一段代碼，加以說明。
class BoundedBuffer {
final Lock lock = new ReentrantLock();//鎖對象
final Condition notFull = lock.newCondition();//寫線程條件
final Condition notEmpty = lock.newCondition();//讀線程條件
final Object[] items = new Object[100];//緩存隊列
int putptr/*寫索引*/, takeptr/*讀索引*/, count/*隊列中存在的數據個數*/;
public void put(Object x) throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (count == items.length)//如果隊列滿了
notFull.await();//阻塞寫線程
items[putptr] = x;//賦值
if (++putptr == items.length) putptr = 0;//如果寫索引寫到隊列的最後一個位置了，那麼置爲0
++count;//個數++
notEmpty.signal();//喚醒讀線程
} finally {
lock.unlock();
}
}
public Object take() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (count == 0)//如果隊列爲空
notEmpty.await();//阻塞讀線程
Object x = items[takeptr];//取值
if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;//如果讀索引讀到隊列的最後一個位置了，那麼置爲0
--count;//個數--
notFull.signal();//喚醒寫線程
return x;
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
這是一個處於多線程工作環境下的緩存區，緩存區提供了兩個方法，put和take，put是存數據，take是取數據，內部有個緩存隊列，具體變量和方法說明見代碼，這個緩存區類實現的功能：有多個線程往裏面存數據和從裏面取數據，其緩存隊列(先進先出後進後出)能緩存的最大數值是100，多個線程間是互斥的，當緩存隊列中存儲的值達到100時，將寫線程阻塞，並喚醒讀線程，當緩存隊列中存儲的值爲0時，將讀線程阻塞，並喚醒寫線程，下面分析一下代碼的執行過程：
- 一個寫線程執行，調用put方法；
- 判斷count是否爲100，顯然沒有100；
- 繼續執行，存入值；
- 判斷當前寫入的索引位置++後，是否和100相等，相等將寫入索引值變爲0，並將count+1；
- 僅喚醒讀線程阻塞隊列中的一個；
- 一個讀線程執行，調用take方法；
- ……
- 僅喚醒寫線程阻塞隊列中的一個。
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。
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