java多线程-Condition

Condition 将 Object 监视器方法（wait、notify 和 notifyAll）分解成截然不同的对象，以便通过将这些对象与任意 Lock 实现组合使用，为每个对象提供多个等待 set（wait-set）。其中，Lock 替代了 synchronized 方法和语句的使用，Condition 替代了 Object 监视器方法的使用。

先看一个关于Condition使用的简单实例：

 public class ConditionTest {
     public static void main(String[] args) {
         final Lock lock = new ReentrantLock();
         final Condition condition = lock.newCondition();

         Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
             @Override
             public void run() {
                 try {
                     lock.lock();
                     System.out.println("我需要等一个信号"+this);
                     condition.await();
                     System.out.println("我拿到一个信号"+this);
                 } catch (Exception e) {
                     // TODO: handle exception
                 } finally{
                     lock.unlock();
                 }

             }
         }, "thread1");
         thread1.start();
         Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
             @Override
             public void run() {
                 try {
                     lock.lock();
                     System.out.println("我拿到了锁");
                     Thread.sleep(500);
                     System.out.println("我发出一个信号");
                     condition.signal();
                 } catch (Exception e) {
                     // TODO: handle exception
                 } finally{
                     lock.unlock();
                 }

             }
         }, "thread2");
         thread2.start();
     }
 }

运行结果：

 我需要等一个信号com.luchao.traditionalthread.ConditionTest$1@10bc3c9
 我拿到了锁
 我发出一个信号
 我拿到一个信号com.luchao.traditionalthread.ConditionTest$1@10bc3c9

可以看到，Condition的执行方式，是当在线程1中调用await方法后，线程1将释放锁，并且将自己沉睡，等待唤醒，线程2获取到锁后，开始做事，完毕后，调用Condition的signal方法，唤醒线程1，线程1恢复执行。

以上说明Condition是一个多线程间协调通信的工具类，使得某个，或者某些线程一起等待某个条件（Condition）,只有当该条件具备( signal 或者 signalAll方法被带调用)时 ，这些等待线程才会被唤醒，从而重新争夺锁。

Condition与传统线程通信有些类似，它的使用更广，可以将多个线程进行通信，以完成更加复杂的通信。

用Condition替换传统线程通信，在前面的传统有一个子线程和主线程交替运行50次的实例，使用Condition也可以完成。

代码如下：

 public class ConditionCommuniction {
     public static void main(String[] args) {
         final Business business = new Business();
         new Thread(new Runnable() {
             @Override
             public void run() {
                 for (int i = 0; i < 50; i++) {
                     business.sub(i);
                 }
             }
         }).start();
         for (int i = 0; i < 50; i++) {
             business.main(i);
         }
     }

     static class Business{
         private Lock lock = new ReentrantLock();
         private boolean isMain = true;
         private Condition condition = lock.newCondition();
         public void main(int i){
             lock.lock();
             try {
                 while(!isMain){
                     condition.await();
                 }
                 for (int j = 0; j < 100; j++) {
                     System.out.println("main is looping  :" + j +" in " + i);
                 }
                 isMain = false;
                 condition.signal();
             } catch (Exception e) {
                 // TODO: handle exception
             } finally{
                 lock.unlock();
             }
         }
         public void sub(int i){
             lock.lock();
             try {
                 while(isMain){
                     condition.await();
                 }
                 for (int j = 0; j < 10; j++) {
                     System.out.println("sub is looping  :" + j +" in " + i);
                 }
                 isMain = true;
                 condition.signal();
             } catch (Exception e) {
                 // TODO: handle exception
             } finally{
                 lock.unlock();
             }
         }
     }
 }

　　在Condition中，用await()替换wait()，用signal()替换notify()，用signalAll()替换notifyAll()，传统线程的通信方式，Condition都可以实现，这里注意，Condition是被绑定到Lock上的，要创建一个Lock的Condition必须用newCondition()方法。

　　这样看来，Condition和传统的线程通信没什么区别，Condition的强大之处在于它可以为多个线程间建立不同的Condition，下面引入API中的一段代码，加以说明。

 class BoundedBuffer {
    final Lock lock = new ReentrantLock();//锁对象
    final Condition notFull  = lock.newCondition();//写线程条件
    final Condition notEmpty = lock.newCondition();//读线程条件   

    final Object[] items = new Object[100];//缓存队列
    int putptr/*写索引*/, takeptr/*读索引*/, count/*队列中存在的数据个数*/;  

    public void put(Object x) throws InterruptedException {
      lock.lock();
      try {
        while (count == items.length)//如果队列满了
          notFull.await();//阻塞写线程
        items[putptr] = x;//赋值
        if (++putptr == items.length) putptr = 0;//如果写索引写到队列的最后一个位置了，那么置为0
        ++count;//个数++
        notEmpty.signal();//唤醒读线程
      } finally {
        lock.unlock();
      }
    }  

    public Object take() throws InterruptedException {
      lock.lock();
      try {
        while (count == 0)//如果队列为空
          notEmpty.await();//阻塞读线程
        Object x = items[takeptr];//取值
        if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;//如果读索引读到队列的最后一个位置了，那么置为0
        --count;//个数--
        notFull.signal();//唤醒写线程
        return x;
      } finally {
        lock.unlock();
      }
    }
  }  

　　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。

　　将上面主线程和子线程交替运行的程序进行扩展，三个线程交替运行，代码如下：

 public class ThreeConditionCommunication {
     public static void main(String[] args) {
         final Business business = new Business();
         new Thread(new Runnable() {

             @Override
             public void run() {
                 for (int i = 0; i < 50; i++) {
                     business.sub1(i);
                 }
             }
         }).start();
         new Thread(new Runnable() {

             @Override
             public void run() {
                 for (int i = 0; i < 50; i++) {
                     business.sub2(i);
                 }
             }
         }).start();
         for (int i = 0; i < 50; i++) {
             business.main(i);
         }
     }
     static class Business{
         Lock lock = new ReentrantLock();
         Condition main = lock.newCondition();
         Condition sub1 = lock.newCondition();
         Condition sub2 = lock.newCondition();
         int runNum = 1;

         public void main(int i){
             lock.lock();
             try {
                 while(runNum!=1){
                     main.await();//主线程等待
                 }
                 for (int j = 0; j < 100; j++) {
                     System.out.println("main is looping of "+j+" in "+i);
                 }
                 runNum = 2;
                 sub1.signal();//唤醒子线程1
             } catch (Exception e) {
                 // TODO: handle exception
             } finally{
                 lock.unlock();
             }
         }
         public void sub1(int i){
             lock.lock();
             try {
                 while(runNum!=2){
                     sub1.await();//子线程1等待
                 }
                 for (int j = 0; j < 10; j++) {
                     System.out.println("sub1 is looping of "+j+" in "+i);
                 }
                 runNum = 3;
                 sub2.signal();//唤醒子线程2
             } catch (Exception e) {
                 // TODO: handle exception
             } finally{
                 lock.unlock();
             }
         }
         public void sub2(int i){
             lock.lock();
             try {
                 while(runNum!=3){
                     sub2.await();//子线程2等待
                 }
                 for (int j = 0; j < 20; j++) {
                     System.out.println("sub2 is looping of "+j+" in "+i);
                 }
                 runNum = 1;
                 main.signal();//唤醒主线程
             } catch (Exception e) {
                 // TODO: handle exception
             } finally{
                 lock.unlock();
             }
         }
     }
 }

由此可见，Condition在多线程通信的强大作用，可以大大提高程序效率。