Condition-线程通信更高效的方式

r囧r小猫 2022-07-18 00:21 197阅读 0赞

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：

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

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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。

**\[java\]** [view plain][] [copy][view plain]

[print][view plain] [?][view plain] [![在CODE上查看代码片][CODE]][CODE_CODE] [![派生到我的代码片][ico_fork.svg]][ico_fork.svg 1]

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，这也是ArrayBlockingQueue的内部实现。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。

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。

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[CODE_CODE]: https://code.csdn.net/snippets/129603
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[ico_fork.svg 1]: https://code.csdn.net/snippets/129603/fork
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