多线程编程-- part 5.2 JUC锁之Condition条件

1.Condition介绍

　　Condition的作用是对锁进行更精确的控制。Condition中的await()方法相当于Object的wait()方法，Condition中的signal()方法相当于Object的notify()方法，Condition中的signalAll()相当于Object的notifyAll()方法。不同的是，Object中的wait(),notify(),notifyAll()方法是和"同步锁"(synchronized关键字)捆绑使用的；而Condition是需要与"互斥锁"/"共享锁"捆绑使用的。

2.Condition函数列表

// 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。

void await()

// 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。

boolean 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。

long awaitNanos(long nanosTimeout)

// 造成当前线程在接到信号之前一直处于等待状态。

void awaitUninterruptibly()

// 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。

boolean awaitUntil(Date deadline)

// 唤醒一个等待线程。

void signal()

// 唤醒所有等待线程。

void signalAll()

3.Condition示例

（1）通过Object的wait(),notify()来演示线程休眠/唤醒

（2）是通过Condition的await(), signal()来演示线程的休眠/唤醒功能。
（3）是通过Condition的高级功能。

示例1：

public class testHello {

    public static void main(String[] args) {

        ThreadA ta = new ThreadA("ta");

        synchronized(ta) { // 通过synchronized(ta)获取“对象ta的同步锁”

            try {

                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" start ta");

                ta.start();

                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" block");

                ta.wait();    // 等待

                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" continue");

            } catch (InterruptedException e) {

                e.printStackTrace();

            }

        }

    }

    static class ThreadA extends Thread{

        public ThreadA(String name) {

            super(name);

        }

        public void run() {

            synchronized (this) { // 通过synchronized(this)获取“当前对象的同步锁”

                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" wakup others");

                notify();    // 唤醒“当前对象上的等待线程”

            }

        }

    }

}

示例2：

import java.util.concurrent.locks.Lock;

import java.util.concurrent.locks.Condition;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ConditionTest1 {

    private static Lock lock = new ReentrantLock();

    private static Condition condition = lock.newCondition();

    public static void main(String[] args) {

        ThreadA ta = new ThreadA("ta");

        lock.lock(); // 获取锁

        try {

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" start ta");

            ta.start();

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" block");

            condition.await();    // 等待

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" continue");

        } catch (InterruptedException e) {

            e.printStackTrace();

        } finally {

            lock.unlock();    // 释放锁

        }

    }

    static class ThreadA extends Thread{

        public ThreadA(String name) {

            super(name);

        }

        public void run() {

            lock.lock();    // 获取锁

            try {

                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" wakup others");

                condition.signal();    // 唤醒“condition所在锁上的其它线程”

            } finally {

                lock.unlock();    // 释放锁

            }

        }

    }

}

Condition:

　　Condition除了支持上面的功能之外，它更强大的地方在于：能够更加精细的控制多线程的休眠与唤醒。对于同一个锁，我们可以创建多个Condition，在不同的情况下使用不同的Condition。
例如，假如多线程读/写同一个缓冲区：当向缓冲区中写入数据之后，唤醒"读线程"；当从缓冲区读出数据之后，唤醒"写线程"；并且当缓冲区满的时候，"写线程"需要等待；当缓冲区为空时，"读线程"需要等待。如果采用Object类中的wait(), notify(), notifyAll()实现该缓冲区，当向缓冲区写入数据之后需要唤醒"读线程"时，不可能通过notify()或notifyAll()明确的指定唤醒"读线程"，而只能通过notifyAll唤醒所有线程(但是notifyAll无法区分唤醒的线程是读线程，还是写线程)。但是，通过Condition，就能明确的指定唤醒读线程。

class BoundedBuffer {

    final Lock lock = new ReentrantLock();

    final Condition notFull  = lock.newCondition();

    final Condition notEmpty = lock.newCondition();

    final Object[] items = new Object[5];

    int putptr, takeptr, count;

    public void put(Object x) throws InterruptedException {

        lock.lock();    //获取锁

        try {

            // 如果“缓冲已满”，则等待；直到“缓冲”不是满的，才将x添加到缓冲中。

            while (count == items.length)

                notFull.await();

            // 将x添加到缓冲中

            items[putptr] = x;

            // 将“put统计数putptr+1”；如果“缓冲已满”，则设putptr为0。

            if (++putptr == items.length) putptr = 0;

            // 将“缓冲”数量+1

            ++count;

            // 唤醒take线程，因为take线程通过notEmpty.await()等待

            notEmpty.signal();

            // 打印写入的数据

            System.out.print(Thread.currentThread().getName() + " put  ");

            for(int i = 0; i < items.length; i++) {

                System.out.print(items[i] + "  ");

            }

            System.out.println("\n");

        } finally {

            lock.unlock();    // 释放锁

        }

    }

    public Object take() throws InterruptedException {

        lock.lock();    //获取锁

        try {

            // 如果“缓冲为空”，则等待；直到“缓冲”不为空，才将x从缓冲中取出。

            while (count == 0)

                notEmpty.await();

            // 将x从缓冲中取出

            Object x = items[takeptr];

            items[takeptr] = null;

            // 将“take统计数takeptr+1”；如果“缓冲为空”，则设takeptr为0。

            if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;

            // 将“缓冲”数量-1

            --count;

            // 唤醒put线程，因为put线程通过notFull.await()等待

            notFull.signal();

            // 打印取出的数据

            System.out.print(Thread.currentThread().getName() + " take ");

            for(int i = 0; i < items.length; i++) {

                System.out.print(items[i] + "  ");

            }

            System.out.println("\n");

            return x;

        } finally {

            lock.unlock();    // 释放锁

        }

    }

}

public class testHello {

    private static BoundedBuffer bb = new BoundedBuffer();

    static class PutThread extends Thread {

        private int num;

        public PutThread(String name, int num) {

            super(name);

            this.num = num;

        }

        public void run() {

            try {

                Thread.sleep(1);    // 线程休眠1ms

                bb.put(num);        // 向BoundedBuffer中写入数据

            } catch (InterruptedException e) {

            }

        }

    }

    static class TakeThread extends Thread {

        public TakeThread(String name) {

            super(name);

        }

        public void run() {

            try {

                Thread.sleep(10);                    // 线程休眠1ms

                Integer num = (Integer)bb.take();    // 从BoundedBuffer中取出数据

            } catch (InterruptedException e) {

            }

        }

    }

    public static void main(String[] args) {

        // 启动10个“写线程”，向BoundedBuffer中不断的写数据(写入0-9)；

        // 启动10个“读线程”，从BoundedBuffer中不断的读数据。

        for (int i=0; i<10; i++) {

            new PutThread("p"+i, i).start();

            new TakeThread("t"+i).start();

        }

    }

}

结果说明：

(1) BoundedBuffer 是容量为5的缓冲，缓冲中存储的是Object对象，支持多线程的读/写缓冲。多个线程操作“一个BoundedBuffer对象”时，它们通过互斥锁lock对缓冲区items进行互斥访问；而且同一个BoundedBuffer对象下的全部线程共用“notFull”和“notEmpty”这两个Condition。
notFull用于控制写缓冲，notEmpty用于控制读缓冲。当缓冲已满的时候，调用put的线程会执行notFull.await()进行等待；当缓冲区不是满的状态时，就将对象添加到缓冲区并将缓冲区的容量count+1，最后，调用notEmpty.signal()缓冲notEmpty上的等待线程(调用notEmpty.await的线程)。简言之，notFull控制“缓冲区的写入”，当往缓冲区写入数据之后会唤醒notEmpty上的等待线程。
同理，notEmpty控制“缓冲区的读取”，当读取了缓冲区数据之后会唤醒notFull上的等待线程。
(2) 在ConditionTest2的main函数中，启动10个“写线程”，向BoundedBuffer中不断的写数据；同时，也启动10个“读线程”，从BoundedBuffer中不断的读数据。

巴特西

多线程编程-- part 5.2 JUC锁之Condition条件

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