上一篇讲述了并发包下的Lock,Lock可以更好的解决线程同步问题,使之更面向对象,并且ReadWriteLock在处理同步时更强大,那么同样,线程间仅仅互斥是不够的,还需要通信,本篇的内容是基于上篇之上,使用Lock如何处理线程通信。
那么引入本篇的主角,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。下面将之前写过的一个线程通信的例子替换成用Condition实现(Java线程(三)),代码如下:
1 public class ThreadTest2 { 2 public static void main(String[] args) { 3 final Business business = new Business(); 4 new Thread(new Runnable() { 5 @Override 6 public void run() { 7 threadExecute(business, "sub"); 8 } 9 }).start(); 10 threadExecute(business, "main"); 11 } 12 public static void threadExecute(Business business, String threadType) { 13 for(int i = 0; i < 100; i++) { 14 try { 15 if("main".equals(threadType)) { 16 business.main(i); 17 } else { 18 business.sub(i); 19 } 20 } catch (InterruptedException e) { 21 e.printStackTrace(); 22 } 23 } 24 } 25 } 26 class Business { 27 private boolean bool = true; 28 private Lock lock = new ReentrantLock(); 29 private Condition condition = lock.newCondition(); 30 public /*synchronized*/ void main(int loop) throws InterruptedException { 31 lock.lock(); 32 try { 33 while(bool) { 34 condition.await();//this.wait(); 35 } 36 for(int i = 0; i < 100; i++) { 37 System.out.println("main thread seq of " + i + ", loop of " + loop); 38 } 39 bool = true; 40 condition.signal();//this.notify(); 41 } finally { 42 lock.unlock(); 43 } 44 } 45 public /*synchronized*/ void sub(int loop) throws InterruptedException { 46 lock.lock(); 47 try { 48 while(!bool) { 49 condition.await();//this.wait(); 50 } 51 for(int i = 0; i < 10; i++) { 52 System.out.println("sub thread seq of " + i + ", loop of " + loop); 53 } 54 bool = false; 55 condition.signal();//this.notify(); 56 } finally { 57 lock.unlock(); 58 } 59 } 60 }
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。
1 class BoundedBuffer { 2 final Lock lock = new ReentrantLock();//锁对象 3 final Condition notFull = lock.newCondition();//写线程条件 4 final Condition notEmpty = lock.newCondition();//读线程条件 5 6 final Object[] items = new Object[100];//缓存队列 7 int putptr/*写索引*/, takeptr/*读索引*/, count/*队列中存在的数据个数*/; 8 9 public void put(Object x) throws InterruptedException { 10 lock.lock(); 11 try { 12 while (count == items.length)//如果队列满了 13 notFull.await();//阻塞写线程 14 items[putptr] = x;//赋值 15 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 16 ++count;//个数++ 17 notEmpty.signal();//唤醒读线程 18 } finally { 19 lock.unlock(); 20 } 21 } 22 23 public Object take() throws InterruptedException { 24 lock.lock(); 25 try { 26 while (count == 0)//如果队列为空 27 notEmpty.await();//阻塞读线程 28 Object x = items[takeptr];//取值 29 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 30 --count;//个数-- 31 notFull.signal();//唤醒写线程 32 return x; 33 } finally { 34 lock.unlock(); 35 } 36 } 37 }
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是取数据,内部有个缓存队列,具体变量和方法说明见代码,这个缓存区类实现的功能:有多个线程往里面存数据和从里面取数据,其缓存队列(先进先出后进后出)能缓存的最大数值是100,多个线程间是互斥的,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,下面分析一下代码的执行过程:
1. 一个写线程执行,调用put方法;
2. 判断count是否为100,显然没有100;
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,相等将写入索引值变为0,并将count+1;
5. 仅唤醒读线程阻塞队列中的一个;
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。
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