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Java 多线程中Condition的使用

2018年06月05日 ⁄ 综合 ⁄ 共 4821字 ⁄ 字号 评论关闭

Condition的功能类似在传统线程技术中的Object.wait()和Object.notify()。Condition是被绑定到Lock上的,要创建一个Lock的Condition必须使用newCondtion()方法,Condition中的await()方法替换了wait()方法,signal()替换了notify()方法。

案例:子线程循环10次,接着主线程循环50次,接着又回到子线程循环10次,接着再回到主线程又循环50次,如此循环50次!

public class ConditionTest {

	public static void main(String[] args) {

		/*定义静态内部类的变量*/
		final Business business = new Business();
		
		/*创建并执行线程【执行子线程(总共是50次)】*/
		new Thread(new Runnable() {
			
			@Override
			public void run() {
				for (int i=1; i<=50;i++){
					business.sub(i);
				}
			}
		}).start();
		
		/*调用执行主线程的方法(总共是50次)*/
		for (int i=1; i<=50; i++){
			business.main(i);
		}
	}

	static class Business {

		/* 定义执行的变量bool值 */
		private boolean isSub = true;
		/* 创建一把锁 */
		Lock lock = new ReentrantLock();
		/* 通过锁创建Condition */
		Condition condition = lock.newCondition();

		/**
		 * 子线程执行的方法
		 * @param i
		 */
		public void sub(int i) {
			/* 把关键代码锁住 */
			lock.lock();
			try {
				while (!isSub) {
					try {
						/* 如果当前还没有轮到子线程的方法执行,就进行等待 */
						condition.await();
					} catch (Exception e) {
						e.printStackTrace();
					}

				}
				
		/* 【这里表示isSub为true,即轮到子线程执行了】遍历使得子线程中的方法执行10次 */
				for (int j = 1; j <= 10; j++) {
					System.out.println("子线程中循环:" + j + ";总共循环:" + i);
				}
				/* 循环结束后,使得bool变量为false【轮到子线程执行】 */
				isSub = false;
				/* 唤醒 */
				condition.signal();
			} finally {
				lock.unlock();
			}
		}
		
		/**
		 * 主线程执行的方法
		 * @param i
		 */
		public void main(int i){
			/*上锁*/
			lock.lock();
			
			try {
				/*如果isSub为true,即轮到子线程执行,则主线程等待*/
				while (isSub){
					try {
						/*主线程等待*/
						condition.await();
					} catch (Exception e) {
						e.printStackTrace();
					}
				/*如果主线程没有等待,就循环50次*/
					for (int j=1; j<=50; j++){
						System.out.println("主线程中循环:" + j +";总共循环:"+i);
					}
				}
				/*循环完成之后把isSub设置为true,即跳转到子线程*/
				isSub = true;
				/*唤醒*/
				condition.signal();
			} finally{
				lock.unlock();
			}
		}
	}
}

Condition的强大之处在于它可以为多个线程之间建立不同的Condition,下面是API中的一段代码:

public class BoundedBuffer {

	/*创建锁对象*/
	final Lock lock = new ReentrantLock();
	/*创建写线程条件*/
	final Condition notFull = lock.newCondition();
	/*创建读线程条件*/
	final Condition notEmpty = lock.newCondition();
	
	/*创建缓存队列*/
	final Object[] items = new Object[100];
	/*写索引*/
	int putptr;
	/*读索引*/
	int takeptr;
	/*队列中存在的数据个数*/
	int count;
	
	/**
	 * 入队列方法
	 * @param x
	 */
	public void put(Object x){
		/*上锁*/
		lock.lock();
		try {
			while (count == items.length){
				/*如果队列满了【阻塞写线程】*/
				notFull.await();
			}
			
			/*如果队列还没满*/
			items[putptr] = x;
			/*如果写索引写到了队列的最后一个位置【索引要置为0】*/
			if (++putptr == items.length){
				putptr = 0;
			}
			/*个数自增*/
			++count;
			/*唤醒读线程*/
			notEmpty.signal();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}finally{
			lock.unlock();
		}
	}
	
	/**
	 * 出队列方法
	 * @return
	 * @throws InterruptedException 
	 */
	public Object take() throws InterruptedException{
		/*上锁*/
		lock.lock();
		try {
			while (count == 0){
				/*如果队列为空【阻塞读线程】*/
				notEmpty.await();
			}
			
			/*如果队列不为空【取值】*/
			Object x = items[takeptr];
			/*如果读索引读到队列的最后一个位置了,那么索引置为0*/
			if (++takeptr == items.length){
				takeptr = 0;
			}
			/*个数自减*/
			-- count;
			/*唤醒写线程*/
			notFull.signal();
			
			return x;
		}finally{
			lock.unlock();
		}
		
		
	}

}

这是一个处于多线程工作环境下的缓存区,缓存区提供了两个方法,put()和take(),put()是存数据,take()是存数据,内部有个缓存队列,这个缓存区的功能是:有多个线程往里面存数据和从里面去数据,其缓存队列(先进先出,后进后出)能缓存的最大数值为100,多个线程之间是互斥的,当缓存队列中存储的值达到100时,将写线程阻塞,并唤醒读线程,当缓存队列中存储的值为0时,将读线程阻塞,并唤醒写线程。

这段代码的执行过程:

1:一个写线程执行,调用put()方法。

2:判断count值是否为100,显然此时还么有达到。

3:继续执行,存入值。

4:判断当前写入的索引位置++后,是否和100相等,如果相等,将写入索引改为0,并将count+1.

5:仅唤醒读线程阻塞队列中的一个(这就是为什么使用了两个Condition的原因)

6:一个读线程执行,调用take()方法。

7:。。。。

8:仅唤醒写线程阻塞队列中的一个(这就是为什么使用了两个Condition的原因)。

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。


下面我们改进最开始的编程题:子线程1循环10次,然后子线程2循环20次,接着主线程循环50次,接着又回到子线程循环10次,然后子线程2循环20次,接着再回到主线程又循环50次,如此循环50次!

public class MultiConditionTest {

	public static void main(String[] args) {

		/* 创建Business的对象 */
		final Business business = new Business();

		/* 创建并启动子线程1 */
		new Thread(new Runnable() {

			@Override
			public void run() {
				/* 总共循环50次 */
				for (int i = 1; i <= 50; i++) {
					business.sub1(i);
				}

			}
		}).start();

		/* 创建并执行子线程2 */
		new Thread(new Runnable() {

			@Override
			public void run() {
				for (int i = 1; i <= 50; i++) {
					business.sub2(i);
				}

			}
		}).start();

		/* 执行主线程方法 */
		for (int i = 1; i <= 50; i++) {
			business.main(i);
		}
	}

	static class Business {
		/* 创建锁 */
		Lock lock = new ReentrantLock();
		/* 创建主线程的条件 */
		Condition condition1 = lock.newCondition();
		/* 创建执行线程2的条件 */
		Condition condition2 = lock.newCondition();
		/* 创建执行主线程的条件 */
		Condition condition3 = lock.newCondition();
		/* 某个线程执行的变量【默认子线程1执行执行】 */
		private int is1Sub = 2;

		/**
		 * 子线程1执行方法
		 * 
		 * @param i
		 */
		public void sub1(int i) {

			/* 上锁 */
			lock.lock();

			try {
				while (is1Sub != 2) {
					/* 如果不是子线程1执行【将子线程1陷入阻塞】 */
					try {
						condition2.await();
					} catch (Exception e) {
						e.printStackTrace();
					}
				}
				/* 如果是子线程1执行【循环10次】 */
				for (int j = 1; j <= 10; j++) {
					System.out.println("子线程1循环:" + j + ";总共循环:" + i);
				}
				/* 把变量给子线程2 */
				is1Sub = 3;
				/* 执行完之后唤醒子线2 */
				condition3.signal();
			} finally {
				lock.unlock();
			}
		}

		/**
		 * 子线程2执行方法
		 * 
		 * @param i
		 */
		public void sub2(int i) {

			/* 上锁 */
			lock.lock();

			try {
				while (is1Sub != 3) {
					/* 如果不是子线程2执行【将子线程2陷入阻塞】 */
					try {
						condition3.await();
					} catch (Exception e) {
						e.printStackTrace();
					}
				}
				/* 如果是子线程2执行【循环20次】 */
				for (int j = 1; j <= 20; j++) {
					System.out.println("子线程2循环:" + j + ";总共循环:" + i);
				}
				/* 把变量给主线程 */
				is1Sub = 1;
				/* 执行完之后唤醒主线程 */
				condition1.signal();
			} finally {
				lock.unlock();
			}
		}

		/**
		 * 主线程执行方法
		 * 
		 * @param i
		 */
		public void main(int i) {

			/* 上锁 */
			lock.lock();

			try {
				while (is1Sub != 1) {
					/* 如果不是主线程执行【将主线程陷入阻塞】 */
					try {
						condition1.await();
					} catch (Exception e) {
						e.printStackTrace();
					}
				}
				/* 如果是主线程执行【循环50次】 */
				for (int j = 1; j <= 50; j++) {
					System.out.println("主线程循环:" + j + ";总共循环:" + i);
				}
				/* 把变量给主线程 */
				is1Sub = 2;
				/* 执行完之后唤醒子线程1 */
				condition2.signal();
			} finally {
				lock.unlock();
			}
		}
	}
}

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