Java并發(fā)之Condition案例詳解
在使用Lock之前，我們使用的最多的同步方式應(yīng)該是synchronized關(guān)鍵字來實現(xiàn)同步方式了。配合Object的wait()、notify()系列方法可以實現(xiàn)等待/通知模式。Condition接口也提供了類似Object的監(jiān)視器方法，與Lock配合可以實現(xiàn)等待/通知模式，但是這兩者在使用方式以及功能特性上還是有差別的。Object和Condition接口的一些對比。摘自《Java并發(fā)編程的藝術(shù)》
一、Condition接口介紹和示例
首先我們需要明白condition對象是依賴于lock對象的，意思就是說condition對象需要通過lock對象進行創(chuàng)建出來(調(diào)用Lock對象的newCondition()方法)。consition的使用方式非常的簡單。但是需要注意在調(diào)用方法前獲取鎖。
package com.ydl.test.juc;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class ConditionUseCase {
public Lock lock = new ReentrantLock();
public Condition condition = lock.newCondition();
public static void main(String[] args) {
ConditionUseCase useCase = new ConditionUseCase();
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool (2);
executorService.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
useCase.conditionWait();
}
});
executorService.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
useCase.conditionSignal();
}
});
}
public void conditionWait() {
lock.lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到鎖了");
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "等待信號");
condition.await();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到信號");
}catch (Exception e){
}finally {
lock.unlock();
}
}
public void conditionSignal() {
lock.lock();
try {
Thread.sleep(5000);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到鎖了");
condition.signal();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "發(fā)出信號");
}catch (Exception e){
}finally {
lock.unlock();
}
}
}
1 pool-1-thread-1拿到鎖了
2 pool-1-thread-1等待信號
3 pool-1-thread-2拿到鎖了
4 pool-1-thread-2發(fā)出信號
如示例所示，一般都會將Condition對象作為成員變量。當調(diào)用await()方法后，當前線程會釋放鎖并在此等待，而其他線程調(diào)用Condition對象的signal()方法，通知當前線程后，當前線程才從await()方法返回，并且在返回前已經(jīng)獲取了鎖。
二、Condition接口常用方法
condition可以通俗的理解為條件隊列。當一個線程在調(diào)用了await方法以后，直到線程等待的某個條件為真的時候才會被喚醒。這種方式為線程提供了更加簡單的等待/通知模式。Condition必須要配合鎖一起使用，因為對共享狀態(tài)變量的訪問發(fā)生在多線程環(huán)境下。一個Condition的實例必須與一個Lock綁定，因此Condition一般都是作為Lock的內(nèi)部實現(xiàn)。
- await() ：造成當前線程在接到信號或被中斷之前一直處于等待狀態(tài)。
- await(long time, TimeUnit unit) ：造成當前線程在接到信號、被中斷或到達指定等待時間之前一直處于等待狀態(tài)。
- awaitNanos(long nanosTimeout) ：造成當前線程在接到信號、被中斷或到達指定等待時間之前一直處于等待狀態(tài)。返回值表示剩余時間，如果在nanosTimesout之前喚醒，那么返回值 = nanosTimeout - 消耗時間，如果返回值 <= 0 ,則可以認定它已經(jīng)超時了。
- awaitUninterruptibly() ：造成當前線程在接到信號之前一直處于等待狀態(tài)?！咀⒁猓涸摲椒▽χ袛嗖幻舾小俊?/li>
- awaitUntil(Date deadline) ：造成當前線程在接到信號、被中斷或到達指定最后期限之前一直處于等待狀態(tài)。如果沒有到指定時間就被通知，則返回true，否則表示到了指定時間，返回返回false。
- signal() ：喚醒一個等待線程。該線程從等待方法返回前必須獲得與Condition相關(guān)的鎖。
- signal()All ：喚醒所有等待線程。能夠從等待方法返回的線程必須獲得與Condition相關(guān)的鎖。
三、Condition接口原理簡單解析
Condition是AQS的內(nèi)部類。每個Condition對象都包含一個隊列(等待隊列)。等待隊列是一個FIFO的隊列，在隊列中的每個節(jié)點都包含了一個線程引用，該線程就是在Condition對象上等待的線程，如果一個線程調(diào)用了Condition.await()方法，那么該線程將會釋放鎖、構(gòu)造成節(jié)點加入等待隊列并進入等待狀態(tài)。等待隊列的基本結(jié)構(gòu)如下所示。
等待分為首節(jié)點和尾節(jié)點。當一個線程調(diào)用Condition.await()方法，將會以當前線程構(gòu)造節(jié)點，并將節(jié)點從尾部加入等待隊列。新增節(jié)點就是將尾部節(jié)點指向新增的節(jié)點。節(jié)點引用更新本來就是在獲取鎖以后的操作，所以不需要CAS保證。同時也是線程安全的操作。
3.1、等待
當線程調(diào)用了await方法以后。線程就作為隊列中的一個節(jié)點被加入到等待隊列中去了。同時會釋放鎖的擁有。當從await方法返回的時候。一定會獲取condition相關(guān)聯(lián)的鎖。當?shù)却犃兄械墓?jié)點被喚醒的時候，則喚醒節(jié)點的線程開始嘗試獲取同步狀態(tài)。如果不是通過 其他線程調(diào)用Condition.signal()方法喚醒，而是對等待線程進行中斷，則會拋出InterruptedException異常信息。
3.2、通知
調(diào)用Condition的signal()方法，將會喚醒在等待隊列中等待最長時間的節(jié)點（條件隊列里的首節(jié)點），在喚醒節(jié)點前，會將節(jié)點移到同步隊列中。當前線程加入到等待隊列中如圖所示：
在調(diào)用signal()方法之前必須先判斷是否獲取到了鎖。接著獲取等待隊列的首節(jié)點，將其移動到同步隊列并且利用LockSupport喚醒節(jié)點中的線程。節(jié)點從等待隊列移動到同步隊列如下圖所示：
被喚醒的線程將從await方法中的while循環(huán)中退出。隨后加入到同步狀態(tài)的競爭當中去。成功獲取到競爭的線程則會返回到await方法之前的狀態(tài)。
四、總結(jié)
調(diào)用await方法后，將當前線程加入Condition等待隊列中。當前線程釋放鎖。否則別的線程就無法拿到鎖而發(fā)生死鎖。自旋(while)掛起，不斷檢測節(jié)點是否在同步隊列中了，如果是則嘗試獲取鎖，否則掛起。當線程被signal方法喚醒，被喚醒的線程將從await()方法中的while循環(huán)中退出來，然后調(diào)用acquireQueued()方法競爭同步狀態(tài)。
五、利用Condition實現(xiàn)生產(chǎn)者消費者模式
import java.util.LinkedList;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class BoundedQueue {
private LinkedList<Object> buffer; //生產(chǎn)者容器
private int maxSize ; //容器最大值是多少
private Lock lock;
private Condition fullCondition;
private Condition notFullCondition;
BoundedQueue(int maxSize){
this.maxSize = maxSize;
buffer = new LinkedList<Object>();
lock = new ReentrantLock();
fullCondition = lock.newCondition();
notFullCondition = lock.newCondition();
}
/**
* 生產(chǎn)者
* @param obj
* @throws InterruptedException
*/
public void put(Object obj) throws InterruptedException {
lock.lock(); //獲取鎖
try {
while (maxSize == buffer.size()){
notFullCondition.await(); //滿了，添加的線程進入等待狀態(tài)
}
buffer.add(obj);
fullCondition.signal(); //通知
} finally {
lock.unlock();
}
}
/**
* 消費者
* @return
* @throws InterruptedException
*/
public Object get() throws InterruptedException {
Object obj;
lock.lock();
try {
while (buffer.size() == 0){ //隊列中沒有數(shù)據(jù)了 線程進入等待狀態(tài)
fullCondition.await();
}
obj = buffer.poll();
notFullCondition.signal(); //通知
} finally {
lock.unlock();
}
return obj;
}
}
到此這篇關(guān)于Java并發(fā)之Condition案例詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java并發(fā)之Condition案例內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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