ReentrantLock类与Condition类配合实现等待/通知机制

红太狼 2021-12-14 23:47 304阅读 0赞

**一.ReentrantLock概述:**  
     ReentrantLock和synchronized一样效果，都可以同步执行，ReentrantLock通过lock方法获得锁，unlock方法释放锁。

**二.ReentrantLock常用方法：**

lock()： 获取锁，调用该方法当前线程将会获取锁，当锁获取后，该方法将返回，否则阻塞。
    lockInterruptibly()：如果当前线程未被中断，获取锁。
    tryLock()：尝试获得锁，仅在调用时锁未被线程占用，获得锁。
    tryLock(long timeout TimeUnit unit)：如果锁在给定等待时间内没有被另一个线程保持，则获取该锁。
    unlock()：释放锁。
    getQueueLength()：返回正等待获取此锁的线程估计数，比如启动10个线程，1个线程获得锁，此时返回的是9。
    getWaitQueueLength(Condition condition)：返回等待与此锁相关的给定条件的线程估计数。比如10个线程，用同一个
    condition对象，并且此时这10个线程都执行了condition对象的await方法，那么此时执行此方法返回10。
    hasWaiters(Condition condition)：查询是否有线程等待与此锁有关的给定条件(condition)，对于指定contidion对象，有多少线程执行了condition.await方法。
    hasQueuedThread(Thread thread)：查询给定线程是否等待获取此锁。
    hasQueuedThreads()：是否有线程等待此锁。
    isFair()：该锁是否公平锁。
    isHeldByCurrentThread()：当前线程是否保持锁锁定，线程的执行lock方法的前后分别是false和true。
    isLock()：此锁是否有任意线程占用。

**三.ReentrantLock类与Condition类配合实现等待/通知机制:**

关键字synchronized与wait()合notify()或notifyAll()结合可以实现等待/通知机制。而ReentrantLock和Condition配合
    也可以实现等待/通知机制。使用notify()和notifyAll()无法选择性的通知线程。使用Condition的优点就是可以在Lock
    对象里面创建多个Condition(对象监视器)实例，线程对象可以注册在指定的Condition中，从而实现有选择性地进行
    线程通知，使线程调度更加的灵活。
    Condition类方法:
        await()：使线程等待相当于Object对象中的wait()方法。
        await(long time, TimeUnit unit)：相当于Object对象中的wait(long timeout)方法。
        signal()：通知单个线程相当于Object对象中的notify()方法。
        signalAll()：通知所有线程相当于Object对象中的notifyAll()方法。

**四.通过ReentrantLock和Condition配合实现单个线程的等待和通知:**

1.定义一个类,并且实现对应的等待和唤醒方法:

public class MyService {
        private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        private Condition condition = lock.newCondition();
        /**
         *  等待
         */
        public void await(){
            try{
                lock.lock();
                System.out.println("await time: "+System.currentTimeMillis());
                condition.await();     //使线程处于等待
            }catch (Exception e){      //线程中断
                e.printStackTrace();
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        }
        /**
         *  唤醒
         */
        public void signal(){
            try{
                lock.lock();
                System.out.println("signal time: "+System.currentTimeMillis());
                condition.signal();     //唤醒线程
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }

2.定义一个线程的实现类,并且以构造注入的方式,注入上面创建的方法类,并在覆盖的run方法中调用等待方法.

public class MyThread extends Thread{
    
        private MyService myService;
    
        public MyThread(MyService myService) {
            super();
            this.myService = myService;
        }
        @Override
        public void run() {
            myService.await();
        }
    }

3.创建测试类,线程调用start()之后虽然是启动了,但是在run方法中调用await()时进行了等待,因为需要进行唤醒

public class TestCondition {
        public static void main(String[] args) {
            try{
                MyService myService = new MyService();
                MyThread myThread = new MyThread(myService);
    
                /**
                 *  线程启动之后调用run方法,然后执行方法中的await方法使线程处于等待状态
                 */
                myThread.start();
    
                /**
                 *  使当前主线程睡眠,晚点执行
                 */
                Thread.sleep(5000);
    
                /**
                 *  调用signal方法,通知MyService中的Condition(监听器)中注册的线程
                 *  进行唤醒执行
                 */
                myService.signal();
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    4.测试结果:

![在这里插入图片描述][20190704094348439.png]

**五.通过ReentrantLock和Condition配合实现多个指定线程的等待和通知:**

1.还是创建一个方法类,但是要创建多个Condition对象,因为这是区别线程的关键,只有区分了,才能进行指定不同线程之间的唤醒操作.  
对应的不同的Condition要有自己的等待和唤醒方法:

public class MyService {
        private Lock lock = new ReentrantLock();
    
        private Condition conditionA = lock.newCondition();
        private Condition conditionB = lock.newCondition();
        /**
         *  A 等待
         */
        public void awaitA(){
            try{
                lock.lock();
                System.out.println("waitA begin time: "+System.currentTimeMillis());
                conditionA.await();  //等待
                System.out.println("waitA end time: "+System.currentTimeMillis());
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        }
        /**
         *  B 等待
         */
        public void awaitB(){
            try{
                lock.lock();
                System.out.println("waitB begin time: "+System.currentTimeMillis());
                conditionB.await();  //等待
                System.out.println("waitB end time: "+System.currentTimeMillis());
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        }
        /**
         * conditionA通知:
         * signal() 通知单个线程
         * signalAll() 通知多个线程
         */
    
        public void signalAll_A(){
            try{
                lock.lock();
                System.out.println("signalAll_A begin time: "+System.currentTimeMillis()
                  + ", ThreadName = "+Thread.currentThread().getName());
                //
                conditionA.signalAll();
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        }
        /**
         * conditionB通知:
         * signal() 通知单个线程
         * signalAll() 通知所有线程
         */
        public void signalAll_B() {
            try {
                lock.lock();
                System.out.println("signalAll_B begin time: " + System.currentTimeMillis()
                        + ", ThreadName = " + Thread.currentThread().getName());
                // 通知conditionB监视器中所有处于等待的线程进行唤醒
                conditionB.signalAll();
            } catch (IllegalMonitorStateException ex) {
                ex.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }

2.分别创建两个线程的实现类,分别调用两个Condition的await(),使线程处于等待状态:

线程A:

public class MyThreadA extends Thread{
    
        private MyService myService;
    
        public MyThreadA(MyService myService) {
            super();
            this.myService = myService;
        }
        @Override
        public void run() {
            myService.awaitA();
        }
    }

线程B:  
public class MyThreadB extends Thread\{

private MyService myService;
    
        public MyThreadB(MyService myService) {
            super();
            this.myService = myService;
        }
        @Override
        public void run() {
            myService.awaitB();
        }
    }

3.测试:

public class RunTest {
    
        public static void main(String[] args) {
            try{
                MyService myService = new MyService();
                MyThreadA threadA = new MyThreadA(myService);
                threadA.setName("AAAAA");
                threadA.start();
    
                MyThreadB threadB = new MyThreadB(myService);
                threadB.setName("BBBBB");
                threadB.start();
    
                //main线程休眠5秒,才执行后面的代码
                Thread.sleep(5000);
                /**
                 * 线程休眠5秒后开始执行service.signalAll_A(),
                 * 单纯就是唤醒ThreadA线程，不唤醒ThreadB线程，
                 * 这么测试的目的，就是想验证Condition能否做到只唤醒部分线程
                 */
                myService.signalAll_A();
                myService.signalAll_B();
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

4.测试结果:

![在这里插入图片描述][20190704094429828.png]

**六.总结:**

1）ReentrantLock能实现Synchronized一样的同步效果，通过lock()上锁，unlock()解锁。
    
    2）ReentrantLock依赖特殊的cpu指令，手动加锁和解锁实现同步效果。
    
    3）ReentrantLock的Condition可以实现等待/通知模式（生产/消费者模型），线程注册到Condition，
    
    通过await方法等待，通过signal或signalAll实现通知。

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