juc包：使用 juc 包下的显式 Lock 实现线程间通信

朱雀 2022-12-13 01:58 114阅读 0赞

## 一、前置知识 ##

线程间通信三要素：

多线程+**判断**\+操作+**通知**\+资源类。

上面的五个要素，其他三个要素就是普通的多线程程序问题，那么通信就需要线程间的互相通知，往往伴随着何时通信的判断逻辑。

在 java 的 Object 类里就提供了对应的方法来进行通知，同样的，保证安全的判断采用隐式的对象锁，也就是 synchronized 关键字实现。这块内容在：

[java多线程：线程间通信——生产者消费者模型][java]

已经写过。

## 二、使用 Lock 实现线程间通信 ##

那么，我们知道 juc 包里提供了显式的锁，即 Lock 接口的各种实现类，如果想用显式的锁来实现线程间通信问题，唤醒方法就要使用**对应的 Conditon 类的 await 和 signalAll 方法**。（这两个方法名字也能看得出来，对应 Object 类的 wait 和 notifyAll）

Condition 对象的获取可以通过具体的 Lock 实现类的对象的 newCondition 方法获得。

public class Communication2 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Container container = new Container();
            new Thread(()->{
        
                for (int i = 0; i < 10; i++){
        
                    container.increment();
                }
            },"生产者1").start();
            new Thread(()->{
        
                for (int i = 0; i < 10; i++){
        
                    container.decrenment();
                }
            },"消费者1").start();
            new Thread(()->{
        
                for (int i = 0; i < 10; i++){
        
                    container.increment();
                }
            },"生产者2").start();
            new Thread(()->{
        
                for (int i = 0; i < 10; i++){
        
                    container.decrenment();
                }
            },"消费者2").start();
            new Thread(()->{
        
                for (int i = 0; i < 10; i++){
        
                    container.increment();
                }
            },"生产者3").start();
            new Thread(()->{
        
                for (int i = 0; i < 10; i++){
        
                    container.decrenment();
                }
            },"消费者3").start();
        }
    
    }
    
    class Container{
        
        private int count = 0;
        private Lock lock = new ReentrantLock();
        private Condition condition = lock.newCondition();
    
        public void increment(){
        
            lock.lock();
            try {
        
                while (count != 0){
        
                    condition.await();
                }
                count++;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " "+count);
                condition.signalAll();
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            } finally {
        
                lock.unlock();
            }
        }
    
        public void decrenment(){
        
            lock.lock();
            try{
        
                while (count == 0){
        
                    condition.await();
                }
                count--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ " " + count);
                condition.signalAll();
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            } finally {
        
                lock.unlock();
            }
        }
    }

输出也没有任何问题。

这里面我们模拟了 3 个生产者和 3 个消费者，进行对一个资源类，其实就是一个数字 count 的操作，并使用 Condition 类来进行唤醒操作。

从目前代码的用法来看， juc 包的 Lock 接口实现类和之前使用 synchronized + Object 类的线程通信方法是一样的，但是并发包的开发工具给了他**更多的灵活性**。灵活在哪？

## 三、唤醒特定线程 ##

新技术解决了旧问题，这个方法解决的问题就是，在生产者消费者问题里：有时候我们并不想唤醒所有的对面伙伴，而只想要唤醒特定的一部分，这时候该怎么办呢？

如果没有显式的 lock，我们的思路可能是：

1.  采用一个标志对象，可以是一个数值或者别的；
2.  当通信调用 signalAll 的时候，其他线程都去判断这个标志，从而决定自己应不应该工作。

这种实现是可行的，但是本质上其他线程都被唤醒，然后一直阻塞+判断，其实还是在竞争。那么 Condition 类其实就已经提供了对应的方法，来完成这样的操作：

我们看这样一个需求：

*  同样是多线程操作、需要通信。但是我们要**指定各个线程交替的顺序**，以及**指定唤醒的时候是指定哪个具体线程**，这样就不会存在唤醒所有线程然后他们之间互相竞争了。
 *  具体说是：**AA 打印 5 次，BB 打印 10 次， CC 打印 15次，然后接着从 AA 开始一轮三个交替**。

代码如下：

public class TakeTurnPrint {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            ShareResource resource = new ShareResource();
            new Thread(()->{
        resource.printA();},"A").start();
            new Thread(()->{
        resource.printB();},"B").start();
            new Thread(()->{
        resource.printC();},"C").start();
        }
    }
    
    /**
    * 资源
    */
    class ShareResource{
        
        private int signal = 0;//0-A,1-B,2-C
        private Lock lock = new ReentrantLock();
        private Condition condition = lock.newCondition();
        private Condition condition1 = lock.newCondition();
        private Condition condition2 = lock.newCondition();
    
        public void printA(){
        
            lock.lock();
            try{
        
                while (signal != 0){
        
                    condition.await();//精准
                }
                for (int i = 0; i < 5; i++){
        
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
                }
                signal = 1;//精准
                condition1.signal();//精准指定下一个
            }catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }finally {
        
                lock.unlock();
            }
        }
        
        public void printB(){
        
            lock.lock();
            try{
        
                while (signal != 1){
        
                    condition1.await();//精准
                }
                for (int i = 0; i < 10; i++){
        
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
                }
                signal = 2;//精准
                condition2.signal();//精准指定下一个
            }catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }finally {
        
                lock.unlock();
            }
        }
        
        public void printC(){
        
            lock.lock();
            try{
        
                while (signal != 2){
        
                    condition2.await();//精准
                }
                for (int i = 0; i < 15; i++){
        
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
                }
                signal = 0;//精准
                condition.signal();//精准指定下一个
            }catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }finally {
        
                lock.unlock();
            }
        }
    }

其中，使用三个 Condition 对象，用一个 signal 的不同值，来通知不同的线程。

[java]: https://blog.csdn.net/weixin_42092787/article/details/108095492