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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。
条件(也称为条件队列 或条件变量)为线程提供了一个含义,以便在某个状态条件现在可能为 true 的另一个线程通知它之前,一直挂起该线程(即让其“等待”)。因为访问此共享状态信息发生在不同的线程中,所以它必须受保护,因此要将某种形式的锁与该条件相关联。等待提供一个条件的主要属性是:以原子方式 释放相关的锁,并挂起当前线程,就像 Object.wait 做的那样。
Condition 实例实质上被绑定到一个锁上。要为特定 Lock 实例获得 Condition 实例,请使用其 newCondition() 方法。
三个线程依次答应ABC,代码示例如下:
1、在某些情况下,当内部锁非常不灵活时,显式锁就可以派上用场。内部条件队列有一些缺陷,每个内部锁只能有一个与之相关联的条件队列。
2、使用显式的Lock和Condition的实现类提供了一个比内部锁和条件队列更加灵活的选择。一个Condition和一个单独的Lock相关联,就像条件队列和单独的内部锁相关联一样。每个锁可以有多个等待集、中断性选择、基于时限、公平性选择等。
public interface Condition{
void await() throws InterruptedException;//相当于wait
boolean await(long time,TimeUnit unit) throws InterruptedException;
long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException;
void awaitUninterruptibly();
boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException;
void signal();//相当于notify
void signalAll();//相当于notifyall
}
调用与Condition相关联的Lock的Lock.newCondition方法,可创建一个Condition.
3、有限缓存操作
@ThreadSafe
public class ConditionBoundedBuffer<T>{
protected final Lock lock=new ReentrantLock();
private final Condition notFull=lock.newCondition();
private final Condition notEmpty=lock.newCondition();
@GuardBy("lock");
private final T[] items=(T[]) new Object[BUFFER_SIZE];
@GuardBy("lock") private int tail,head,count;
public void put(T x) throws InterruptedExceptoin{
lock.lock();
try{
while (count=items.lentgh)
notFull.await();
items[tail]=x;
if (++tail=items.length)
tail=0;
++count;
notEmpty.signal();
}
finally{lock.unlock();
}
}
public T take() throws InterruptedException{
lock.lock();
try{
while (count=items.lentgh)
notEmpty.await();
T x=items[head];
items[head]=null;
if (++head=items.length)
head=0;
--count;
notFull.signal();
return x;
}
finally{lock.unlock();
}
}
}
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]
class BoundedBuffer {
final Lock lock = new ReentrantLock();//锁对象
final Condition notFull = lock.newCondition();//写线程条件
final Condition notEmpty = lock.newCondition();//读线程条件
final Object[] items = new Object[100];//缓存队列
int putptr/*写索引*/, takeptr/*读索引*/, count/*队列中存在的数据个数*/;
public void put(Object x) throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (count == items.length)//如果队列满了
notFull.await();//阻塞写线程
items[putptr] = x;//赋值
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
++count;//个数++
notEmpty.signal();//唤醒读线程
} finally {
lock.unlock();
}
}
public Object take() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (count == 0)//如果队列为空
notEmpty.await();//阻塞读线程
Object x = items[takeptr];//取值
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
--count;//个数--
notFull.signal();//唤醒写线程
return x;
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
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。
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。
条件(也称为条件队列 或条件变量)为线程提供了一个含义,以便在某个状态条件现在可能为 true 的另一个线程通知它之前,一直挂起该线程(即让其“等待”)。因为访问此共享状态信息发生在不同的线程中,所以它必须受保护,因此要将某种形式的锁与该条件相关联。等待提供一个条件的主要属性是:以原子方式 释放相关的锁,并挂起当前线程,就像 Object.wait 做的那样。
Condition 实例实质上被绑定到一个锁上。要为特定 Lock 实例获得 Condition 实例,请使用其 newCondition() 方法。
三个线程依次答应ABC,代码示例如下:
class Business { private Lock lock = new ReentrantLock(); private Condition conditionA = lock.newCondition(); private Condition conditionB = lock.newCondition(); private Condition conditionC = lock.newCondition(); private String type = "A"; public void A() { lock.lock(); try { while (type != "A") { try { conditionA.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在打印A"); type = "B"; conditionB.signal(); } finally { lock.unlock(); } } public void B() { lock.lock(); try { while (type != "B") { try { conditionB.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在打印B"); type = "C"; conditionC.signal(); } finally { lock.unlock(); } } public void C() { lock.lock(); try { while (type != "C") { try { conditionC.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在打印C"); type = "A"; conditionA.signal(); } finally { lock.unlock(); } } }
1、在某些情况下,当内部锁非常不灵活时,显式锁就可以派上用场。内部条件队列有一些缺陷,每个内部锁只能有一个与之相关联的条件队列。
2、使用显式的Lock和Condition的实现类提供了一个比内部锁和条件队列更加灵活的选择。一个Condition和一个单独的Lock相关联,就像条件队列和单独的内部锁相关联一样。每个锁可以有多个等待集、中断性选择、基于时限、公平性选择等。
public interface Condition{
void await() throws InterruptedException;//相当于wait
boolean await(long time,TimeUnit unit) throws InterruptedException;
long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException;
void awaitUninterruptibly();
boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException;
void signal();//相当于notify
void signalAll();//相当于notifyall
}
调用与Condition相关联的Lock的Lock.newCondition方法,可创建一个Condition.
3、有限缓存操作
@ThreadSafe
public class ConditionBoundedBuffer<T>{
protected final Lock lock=new ReentrantLock();
private final Condition notFull=lock.newCondition();
private final Condition notEmpty=lock.newCondition();
@GuardBy("lock");
private final T[] items=(T[]) new Object[BUFFER_SIZE];
@GuardBy("lock") private int tail,head,count;
public void put(T x) throws InterruptedExceptoin{
lock.lock();
try{
while (count=items.lentgh)
notFull.await();
items[tail]=x;
if (++tail=items.length)
tail=0;
++count;
notEmpty.signal();
}
finally{lock.unlock();
}
}
public T take() throws InterruptedException{
lock.lock();
try{
while (count=items.lentgh)
notEmpty.await();
T x=items[head];
items[head]=null;
if (++head=items.length)
head=0;
--count;
notFull.signal();
return x;
}
finally{lock.unlock();
}
}
}
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]
class BoundedBuffer {
final Lock lock = new ReentrantLock();//锁对象
final Condition notFull = lock.newCondition();//写线程条件
final Condition notEmpty = lock.newCondition();//读线程条件
final Object[] items = new Object[100];//缓存队列
int putptr/*写索引*/, takeptr/*读索引*/, count/*队列中存在的数据个数*/;
public void put(Object x) throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (count == items.length)//如果队列满了
notFull.await();//阻塞写线程
items[putptr] = x;//赋值
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
++count;//个数++
notEmpty.signal();//唤醒读线程
} finally {
lock.unlock();
}
}
public Object take() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (count == 0)//如果队列为空
notEmpty.await();//阻塞读线程
Object x = items[takeptr];//取值
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
--count;//个数--
notFull.signal();//唤醒写线程
return x;
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
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。
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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