Java并發(fā)之條件阻塞Condition的示例分析

這篇文章主要為大家展示了“Java并發(fā)之條件阻塞Condition的示例分析”，內(nèi)容簡(jiǎn)而易懂，條理清晰，希望能夠幫助大家解決疑惑，下面讓小編帶領(lǐng)大家一起研究并學(xué)習(xí)一下“Java并發(fā)之條件阻塞Condition的示例分析”這篇文章吧。

具體如下。

Condition將Object監(jiān)視器方法（wait、notify 和 notifyAll）分解成截然不同的對(duì)象，以便通過(guò)將這些對(duì)象與任意Lock實(shí)現(xiàn)組合使用，為每個(gè)對(duì)象提供多個(gè)等待 set（wait-set）。其中，Lock 替代了synchronized方法和語(yǔ)句的使用，Condition替代了Object監(jiān)視器方法的使用。

1. Condition的基本使用

　　由于Condition可以用來(lái)替代wait、notify等方法，所以可以對(duì)比著之前寫過(guò)的線程間通信的代碼來(lái)看，再來(lái)看一下原來(lái)那個(gè)問題：

有兩個(gè)線程，子線程先執(zhí)行10次，然后主線程執(zhí)行5次，然后再切換到子線程執(zhí)行10，再主線程執(zhí)行5次……如此往返執(zhí)行50次。

　　之前用wait和notify來(lái)實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)在用Condition來(lái)改寫一下，代碼如下：

public class ConditionCommunication {
	public static void main(String[] args) {
		Business bussiness = new Business();
		new Thread(new Runnable() {
			// 開啟一個(gè)子線程
			@Override
			          public void run() {
				for (int i = 1; i <= 50; i++) {
					bussiness.sub(i);
				}
			}
		}
		).start();
		// main方法主線程
		for (int i = 1; i <= 50; i++) {
			bussiness.main(i);
		}
	}
}
class Business {
	Lock lock = new ReentrantLock();
	Condition condition = lock.newCondition();
	//Condition是在具體的lock之上的
	private Boolean bShouldSub = true;
	public void sub(int i) {
		lock.lock();
		try {
			while (!bShouldSub) {
				try {
					condition.await();
					//用condition來(lái)調(diào)用await方法
				}
				catch (Exception e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
			}
			for (int j = 1; j <= 10; j++) {
				System.out.println("sub thread sequence of " + j
				            + ", loop of " + i);
			}
			bShouldSub = false;
			condition.signal();
			//用condition來(lái)發(fā)出喚醒信號(hào)，喚醒某一個(gè)
		}
		finally {
			lock.unlock();
		}
	}
	public void main(int i) {
		lock.lock();
		try {
			while (bShouldSub) {
				try {
					condition.await();
					//用condition來(lái)調(diào)用await方法
				}
				catch (Exception e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
			}
			for (int j = 1; j <= 10; j++) {
				System.out.println("main thread sequence of " + j
				            + ", loop of " + i);
			}
			bShouldSub = true;
			condition.signal();
			//用condition來(lái)發(fā)出喚醒信號(hào)么，喚醒某一個(gè)
		}
		finally {
			lock.unlock();
		}
	}
}

從代碼來(lái)看，Condition的使用時(shí)和Lock一起的，沒有Lock就沒法使用Condition，因?yàn)镃ondition是通過(guò)Lock來(lái)new出來(lái)的，這種用法很簡(jiǎn)單，只要掌握了synchronized和wait、notify的使用，完全可以掌握Lock和Condition的使用。

２. Condition的拔高

2.1 緩沖區(qū)的阻塞隊(duì)列

　　上面使用Lock和Condition來(lái)代替synchronized和Object監(jiān)視器方法實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)線程之間的通信，現(xiàn)在再來(lái)寫個(gè)稍微高級(jí)點(diǎn)應(yīng)用：模擬緩沖區(qū)的阻塞隊(duì)列。
什么叫緩沖區(qū)呢？舉個(gè)例子，現(xiàn)在有很多人要發(fā)消息，我是中轉(zhuǎn)站，我要幫別人把消息發(fā)出去，那么現(xiàn)在我　　就需要做兩件事，一件事是接收用戶發(fā)過(guò)來(lái)的消息，并按順序放到緩沖區(qū)，另一件事是從緩沖區(qū)中按順序取出用戶發(fā)過(guò)來(lái)的消息，并發(fā)送出去。

　　現(xiàn)在把這個(gè)實(shí)際的問題抽象一下：緩沖區(qū)即一個(gè)數(shù)組，我們可以向數(shù)組中寫入數(shù)據(jù)，也可以從數(shù)組中把數(shù)據(jù)取走，我要做的兩件事就是開啟兩個(gè)線程，一個(gè)存數(shù)據(jù)，一個(gè)取數(shù)據(jù)。但是問題來(lái)了，如果緩沖區(qū)滿了，說(shuō)明接收的消息太多了，即發(fā)送過(guò)來(lái)的消息太快了，我另一個(gè)線程還來(lái)不及發(fā)完，導(dǎo)致現(xiàn)在緩沖區(qū)沒地方放了，那么此時(shí)就得阻塞存數(shù)據(jù)這個(gè)線程，讓其等待；相反，如果我轉(zhuǎn)發(fā)的太快，現(xiàn)在緩沖區(qū)所有內(nèi)容都被我發(fā)完了，還沒有用戶發(fā)新的消息來(lái)，那么此時(shí)就得阻塞取數(shù)據(jù)這個(gè)線程。

　　好了，分析完了這個(gè)緩沖區(qū)的阻塞隊(duì)列，下面就用Condition技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)一下：

class Buffer {
	final Lock lock = new ReentrantLock();
	//定義一個(gè)鎖
	final Condition notFull = lock.newCondition();
	//定義阻塞隊(duì)列滿了的Condition
	final Condition notEmpty = lock.newCondition();
	//定義阻塞隊(duì)列空了的Condition
	final Object[] items = new Object[10];
	//為了下面模擬，設(shè)置阻塞隊(duì)列的大小為10，不要設(shè)太大
	int putptr, takeptr, count;
	//數(shù)組下標(biāo)，用來(lái)標(biāo)定位置的
	//往隊(duì)列中存數(shù)據(jù)
	public void put(Object x) throws InterruptedException {
		lock.lock();
		//上鎖
		try {
			while (count == items.length) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 被阻塞了，暫時(shí)無(wú)法存數(shù)據(jù)！");
				notFull.await();
				//如果隊(duì)列滿了，那么阻塞存數(shù)據(jù)這個(gè)線程，等待被喚醒
			}
			//如果沒滿，按順序往數(shù)組中存
			items[putptr] = x;
			if (++putptr == items.length) //這是到達(dá)數(shù)組末端的判斷，如果到了，再回到始端
			putptr = 0;
			++count;
			//消息數(shù)量
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 存好了值： " + x);
			notEmpty.signal();
			//好了，現(xiàn)在隊(duì)列中有數(shù)據(jù)了，喚醒隊(duì)列空的那個(gè)線程，可以取數(shù)據(jù)啦
		}
		finally {
			lock.unlock();
			//放鎖
		}
	}
	//從隊(duì)列中取數(shù)據(jù)
	public Object take() throws InterruptedException {
		lock.lock();
		//上鎖
		try {
			while (count == 0) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 被阻塞了，暫時(shí)無(wú)法取數(shù)據(jù)！");
				notEmpty.await();
				//如果隊(duì)列是空，那么阻塞取數(shù)據(jù)這個(gè)線程，等待被喚醒
			}
			//如果沒空，按順序從數(shù)組中取
			Object x = items[takeptr];
			if (++takeptr == items.length) //判斷是否到達(dá)末端，如果到了，再回到始端
			takeptr = 0;
			--count;
			//消息數(shù)量
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 取出了值： " + x);
			notFull.signal();
			//好了，現(xiàn)在隊(duì)列中有位置了，喚醒隊(duì)列滿的那個(gè)線程，可以存數(shù)據(jù)啦
			return x;
		}
		finally {
			lock.unlock();
			//放鎖
		}
	}
}

這個(gè)程序很經(jīng)典，我從官方JDK文檔中拿出來(lái)的，然后加了注釋。程序中定義了兩個(gè)Condition，分別針對(duì)兩個(gè)線程，等待和喚醒分別用不同的Condition來(lái)執(zhí)行，思路很清晰，程序也很健壯。可以考慮一個(gè)問題，為啥要用兩個(gè)Codition呢？之所以這么設(shè)計(jì)肯定是有原因的，如果用一個(gè)Condition，現(xiàn)在假設(shè)隊(duì)列滿了，但是有2個(gè)線程A和B同時(shí)存數(shù)據(jù)，那么都進(jìn)入了睡眠，好，現(xiàn)在另一個(gè)線程取走一個(gè)了，然后喚醒了其中一個(gè)線程A，那么A可以存了，存完后，A又喚醒一個(gè)線程，如果B被喚醒了，那就出問題了，因?yàn)榇藭r(shí)隊(duì)列是滿的，B不能存的，B存的話就會(huì)覆蓋原來(lái)還沒被取走的值，就因?yàn)槭褂昧艘粋€(gè)Condition，存和取都用這個(gè)Condition來(lái)睡眠和喚醒，就亂了套。到這里，就能體會(huì)到這個(gè)Condition的用武之地了，現(xiàn)在來(lái)測(cè)試一下上面的阻塞隊(duì)列的效果：

public class BoundedBuffer {
	public static void main(String[] args) {
		Buffer buffer = new Buffer();
		for (int i = 0; i < 5; i ++) {
			//開啟5個(gè)線程往緩沖區(qū)存數(shù)據(jù)
			new Thread(new Runnable() {
				@Override
				        public void run() {
					try {
						buffer.put(new Random().nextint(1000));
						//隨機(jī)存數(shù)據(jù)
					}
					catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
			).start();
		}
		for (int i = 0; i < 10; i ++) {
			//開啟10個(gè)線程從緩沖區(qū)中取數(shù)據(jù)
			new Thread(new Runnable() {
				@Override
				        public void run() {
					try {
						buffer.take();
						//從緩沖區(qū)取數(shù)據(jù)
					}
					catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
			).start();
		}
	}
}

我故意只開啟5個(gè)線程存數(shù)據(jù)，10個(gè)線程取數(shù)據(jù)，就是想讓它出現(xiàn)取數(shù)據(jù)被阻塞的情況發(fā)生，看運(yùn)行的結(jié)果：

Thread-5 被阻塞了，暫時(shí)無(wú)法取數(shù)據(jù)！
Thread-10 被阻塞了，暫時(shí)無(wú)法取數(shù)據(jù)！
Thread-1 存好了值： 755
Thread-0 存好了值： 206
Thread-2 存好了值： 741
Thread-3 存好了值： 381
Thread-14 取出了值： 755
Thread-4 存好了值： 783
Thread-6 取出了值： 206
Thread-7 取出了值： 741
Thread-8 取出了值： 381
Thread-9 取出了值： 783
Thread-5 被阻塞了，暫時(shí)無(wú)法取數(shù)據(jù)！
Thread-11 被阻塞了，暫時(shí)無(wú)法取數(shù)據(jù)！
Thread-12 被阻塞了，暫時(shí)無(wú)法取數(shù)據(jù)！
Thread-10 被阻塞了，暫時(shí)無(wú)法取數(shù)據(jù)！
Thread-13 被阻塞了，暫時(shí)無(wú)法取數(shù)據(jù)！

　　從結(jié)果中可以看出，線程5和10搶先執(zhí)行，發(fā)現(xiàn)隊(duì)列中沒有，于是就被阻塞了，睡在那了，直到隊(duì)列中有新的值存入才可以取，但是它們兩運(yùn)氣不好，存的數(shù)據(jù)又被其他線程給搶先取走了，哈哈……可以多運(yùn)行幾次。如果想要看到存數(shù)據(jù)被阻塞，可以將取數(shù)據(jù)的線程設(shè)置少一點(diǎn)，這里我就不設(shè)了。

2.2 兩個(gè)以上線程之間的喚醒

　　還是原來(lái)那個(gè)題目，現(xiàn)在讓三個(gè)線程來(lái)執(zhí)行，看一下題目：

有三個(gè)線程，子線程1先執(zhí)行10次，然后子線程2執(zhí)行10次，然后主線程執(zhí)行5次，然后再切換到子線程1執(zhí)行10次，子線程2執(zhí)行10次，主線程執(zhí)行5次……如此往返執(zhí)行50次。

　　如過(guò)不用Condition，還真不好弄，但是用Condition來(lái)做的話，就非常方便了，原理很簡(jiǎn)單，定義三個(gè)Condition，子線程1執(zhí)行完喚醒子線程2，子線程2執(zhí)行完喚醒主線程，主線程執(zhí)行完喚醒子線程1。喚醒機(jī)制和上面那個(gè)緩沖區(qū)道理差不多，下面看看代碼吧，很容易理解。

public class ThreeConditionCommunication {
	public static void main(String[] args) {
		Business bussiness = new Business();
		new Thread(new Runnable() {
			// 開啟一個(gè)子線程
			@Override
			          public void run() {
				for (int i = 1; i <= 50; i++) {
					bussiness.sub1(i);
				}
			}
		}
		).start();
		new Thread(new Runnable() {
			// 開啟另一個(gè)子線程
			@Override
			      public void run() {
				for (int i = 1; i <= 50; i++) {
					bussiness.sub2(i);
				}
			}
		}
		).start();
		// main方法主線程
		for (int i = 1; i <= 50; i++) {
			bussiness.main(i);
		}
	}
	static class Business {
		Lock lock = new ReentrantLock();
		Condition condition1 = lock.newCondition();
		//Condition是在具體的lock之上的
		Condition condition2 = lock.newCondition();
		Condition conditionMain = lock.newCondition();
		private int bShouldSub = 0;
		public void sub1(int i) {
			lock.lock();
			try {
				while (bShouldSub != 0) {
					try {
						condition1.await();
						//用condition來(lái)調(diào)用await方法
					}
					catch (Exception e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
				}
				for (int j = 1; j <= 10; j++) {
					System.out.println("sub1 thread sequence of " + j
					              + ", loop of " + i);
				}
				bShouldSub = 1;
				condition2.signal();
				//讓線程2執(zhí)行
			}
			finally {
				lock.unlock();
			}
		}
		public void sub2(int i) {
			lock.lock();
			try {
				while (bShouldSub != 1) {
					try {
						condition2.await();
						//用condition來(lái)調(diào)用await方法
					}
					catch (Exception e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
				}
				for (int j = 1; j <= 10; j++) {
					System.out.println("sub2 thread sequence of " + j
					              + ", loop of " + i);
				}
				bShouldSub = 2;
				conditionMain.signal();
				//讓主線程執(zhí)行
			}
			finally {
				lock.unlock();
			}
		}
		public void main(int i) {
			lock.lock();
			try {
				while (bShouldSub != 2) {
					try {
						conditionMain.await();
						//用condition來(lái)調(diào)用await方法
					}
					catch (Exception e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
				}
				for (int j = 1; j <= 5; j++) {
					System.out.println("main thread sequence of " + j
					              + ", loop of " + i);
				}
				bShouldSub = 0;
				condition1.signal();
				//讓線程1執(zhí)行
			}
			finally {
				lock.unlock();
			}
		}
	}
}

以上是“Java并發(fā)之條件阻塞Condition的示例分析”這篇文章的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！相信大家都有了一定的了解，希望分享的內(nèi)容對(duì)大家有所幫助，如果還想學(xué)習(xí)更多知識(shí)，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道！