Java多线程——Condition条件

简介

Condition中的await()方法相当于Object的wait()方法，Condition中的signal()方法相当于Object的notify()方法，Condition中的signalAll()相当于Object的notifyAll()方法。

不同的是，Object中的wait(),notify(),notifyAll()方法是和"同步锁"(synchronized关键字)捆绑使用的；而Condition是需要与"互斥锁"/"共享锁"捆绑使用的。

简单应用：

Condition的实现分析

Condition是同步器AbstractQueuedSynchronized的内部类，因为Condition的操作需要获取相关的锁，所以作为同步器的内部类比较合理。每个Condition对象都包含着一个队列（等待队列），该队列是Condition对象实现等待/通知功能的关键。

等待队列：

等待队列是一个FIFO的队列，队列的每一个节点都包含了一个线程引用，该线程就是在Condition对象上等待的线程，如果一个线程调用了await()方法，该线程就会释放锁、构造成节点进入等待队列并进入等待状态。

这里的节点定义也就是AbstractQueuedSynchronizer.Node的定义。

一个Condition包含一个等待队列，Condition拥有首节点（firstWaiter）和尾节点（lastWaiter）。当前线程调用Condition.await()方法时，将会以当前线程构造节点，并将节点从尾部加入等待队列。

在Object的监视器模型上，一个对象拥有一个同步队列和等待队列，而Lock（同步器）拥有一个同步队列和多个等待队列。

等待（await）：

调用Condition的await()方法，会使当前线程进入等待队列并释放锁，同时线程状态变为等待状态。

从队列的角度来看，相当于同步队列的首节点（获取了锁的节点）移动到Condition的等待队列中。

当等待队列中的节点被唤醒，则唤醒节点的线程开始尝试获取同步状态。如果不是通过Condition.signal()方法唤醒，而是对等待线程进行中断，则抛出InterruptedException。

public final void await() throws InterruptedException {if (Thread.interrupted())throw new InterruptedException();// 添加至等待队列中Node node = addConditionWaiter();// 释放同步状态，释放锁long savedState = fullyRelease(node);int interruptMode = 0;while (!isOnSyncQueue(node)) {LockSupport.park(this);if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)break;}if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)interruptMode = REINTERRUPT;if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
        unlinkCancelledWaiters();if (interruptMode != 0)reportInterruptAfterWait(interruptMode);
}

通知（signal）：

调用Condition的signal()方法，将会唤醒在等待队列中等待时间最长的节点（首节点），在唤醒节点之前，会将节点移到同步队列中。

Condition的signalAll()方法，相当于对等待队列中的每个节点均执行一次signal()方法，将等待队列中的节点全部移动到同步队列中，并唤醒每个节点的线程。

public final void signal() {if (!isHeldExclusively())throw new IllegalMonitorStateException();Node first = firstWaiter;if (first != null)doSignal(first);
}public final void signalAll() {if (!isHeldExclusively())throw new IllegalMonitorStateException();Node first = firstWaiter;if (first != null)doSignalAll(first);
}

栗子

经典问题，消费者/生产者：

package ConsumerAndProduce;import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;/*** Created by zhengbinMac on 2017/2/20.*/
class Depot {private int capacity;private int size;private Lock lock;private Condition consumerCond;private Condition produceCond;public Depot(int capacity) {this.capacity = capacity;this.size = 0;this.lock = new ReentrantLock();this.consumerCond = lock.newCondition();this.produceCond = lock.newCondition();}public void produce(int val) {lock.lock();try {int left = val;while (left > 0) {while (size >= capacity) {produceCond.await();}int produce = (left+size) > capacity ? (capacity-size) : left;size += produce;left -= produce;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", ProduceVal=" + val + ", produce=" + produce + ", size=" + size);consumerCond.signalAll();}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}public void consumer(int val) {lock.lock();try {int left = val;while (left > 0) {while (size <= 0) {consumerCond.await();}int consumer = (size <= left) ? size : left;size -= consumer;left -= consumer;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ", ConsumerVal=" + val + ", consumer=" + consumer + ", size=" + size);produceCond.signalAll();}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}
}
class Consumer {private Depot depot;public Consumer(Depot depot) {this.depot = depot;}public void consumerThing(final int amount) {new Thread(new Runnable() {public void run() {depot.consumer(amount);}}).start();}
}
class Produce {private Depot depot;public Produce(Depot depot) {this.depot = depot;}public void produceThing(final int amount) {new Thread(new Runnable() {public void run() {depot.produce(amount);}}).start();}
}
public class Entrepot {public static void main(String[] args) {// 仓库Depot depot = new Depot(100);// 消费者Consumer consumer = new Consumer(depot);// 生产者Produce produce = new Produce(depot);produce.produceThing(5);consumer.consumerThing(5);produce.produceThing(2);consumer.consumerThing(5);produce.produceThing(3);}
}

某次输出：

Thread-0, ProduceVal=5, produce=5, size=5
Thread-1, ConsumerVal=5, consumer=5, size=0
Thread-2, ProduceVal=2, produce=2, size=2
Thread-3, ConsumerVal=5, consumer=2, size=0
Thread-4, ProduceVal=3, produce=3, size=3
Thread-3, ConsumerVal=5, consumer=3, size=0

输出结果中，Thread-3出现两次，就是因为要消费5个产品，但仓库中只有2个产品，所以先将库存的2个产品全部消费，然后这个线程进入等待队列，等待生产，随后生产出了3个产品，生产者生产后又执行signalAll方法将等待队列中所有的线程都唤醒，Thread-3继续消费还需要的3个产品。

参考资料：

《Java并发编程的艺术》 - 5.6 Condition接口

Java多线程系列--“JUC锁”06之 Condition条件

转载于:https://www.cnblogs.com/zhengbin/p/6420984.html