Java線程(八):Condition-線程通信更高效的方式 – JAVA編程語言程序開發技術文章

    那麼引入本篇的主角,Condition,Condition 將 Object 監視器方法(wait、notify 和 notifyAll)分解成截然不同的對象,以便通過將這些對象與任意 Lock 實現組合使用,為每個對象提供多個等待 set (wait-set)。其中,Lock 替代瞭 synchronized 方法和語句的使用,Condition 替代瞭 Object 監視器方法的使用。下面將之前寫過的一個線程通信的例子替換成用Condition實現(Java線程(三)),代碼如下:
[java] 
public class ThreadTest2 { 
    public static void main(String[] args) { 
        final Business business = new Business(); 
        new Thread(new Runnable() { 
            @Override 
            public void run() { 
                threadExecute(business, "sub"); 
            } 
        }).start(); 
        threadExecute(business, "main"); 
    }    
    public static void threadExecute(Business business, String threadType) { 
        for(int i = 0; i < 100; i++) { 
            try { 
                if("main".equals(threadType)) { 
                    business.main(i); 
                } else { 
                    business.sub(i); 
                } 
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace(); 
            } 
        } 
    } 

class Business { 
    private boolean bool = true; 
    private Lock lock = new ReentrantLock(); 
    private Condition condition = lock.newCondition();  
    public /*synchronized*/ void main(int loop) throws InterruptedException { 
        lock.lock(); 
        try { 
            while(bool) {                
                condition.await();//this.wait(); 
            } 
            for(int i = 0; i < 100; i++) { 
                System.out.println("main thread seq of " + i + ", loop of " + loop); 
            } 
            bool = true; 
            condition.signal();//this.notify(); 
        } finally { 
            lock.unlock(); 
        } 
    }    
    public /*synchronized*/ void sub(int loop) throws InterruptedException { 
        lock.lock(); 
        try { 
            while(!bool) { 
                condition.await();//this.wait(); 
            } 
            for(int i = 0; i < 10; i++) { 
                System.out.println("sub thread seq of " + i + ", loop of " + loop); 
            } 
            bool = false; 
            condition.signal();//this.notify(); 
        } finally { 
            lock.unlock(); 
        } 
    } 

        在Condition中,用await()替換wait(),用signal()替換notify(),用signalAll()替換notifyAll(),傳統線程的通信方式,Condition都可以實現,這裡註意,Condition是被綁定到Lock上的,要創建一個Lock的Condition必須用newCondition()方法。
        這樣看來,Condition和傳統的線程通信沒什麼區別,Condition的強大之處在於它可以為多個線程間建立不同的Condition,下面引入API中的一段代碼,加以說明。
[java] 
class BoundedBuffer { 
   final Lock lock = new ReentrantLock();//鎖對象 
   final Condition notFull  = lock.newCondition();//寫線程條件  
   final Condition notEmpty = lock.newCondition();//讀線程條件  
 
   final Object[] items = new Object[100];//緩存隊列 
   int putptr/*寫索引*/, takeptr/*讀索引*/, count/*隊列中存在的數據個數*/; 
 
   public void put(Object x) throws InterruptedException { 
     lock.lock(); 
     try { 
       while (count == items.length)//如果隊列滿瞭  
         notFull.await();//阻塞寫線程 
       items[putptr] = x;//賦值  
       if (++putptr == items.length) putptr = 0;//如果寫索引寫到隊列的最後一個位置瞭,那麼置為0 
       ++count;//個數++ 
       notEmpty.signal();//喚醒讀線程 
     } finally { 
       lock.unlock(); 
     } 
   } 
 
   public Object take() throws InterruptedException { 
     lock.lock(); 
     try { 
       while (count == 0)//如果隊列為空 
         notEmpty.await();//阻塞讀線程 
       Object x = items[takeptr];//取值  
       if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;//如果讀索引讀到隊列的最後一個位置瞭,那麼置為0 
       –count;//個數– 
       notFull.signal();//喚醒寫線程 
       return x; 
     } finally { 
       lock.unlock(); 
     } 
   }  
 } 
        這是一個處於多線程工作環境下的緩存區,緩存區提供瞭兩個方法,put和take,put是存數據,take是取數據,內部有個緩存隊列,具體變量和方法說明見代碼,這個緩存區類實現的功能:有多個線程往裡面存數據和從裡面取數據,其緩存隊列(先進先出後進後出)能緩存的最大數值是100,多個線程間是互斥的,當緩存隊列中存儲的值達到100時,將寫線程阻塞,並喚醒讀線程,當緩存隊列中存儲的值為0時,將讀線程阻塞,並喚醒寫線程,下面分析一下代碼的執行過程:
        1. 一個寫線程執行,調用put方法;
        2. 判斷count是否為100,顯然沒有100;
        3. 繼續執行,存入值;
        4. 判斷當前寫入的索引位置++後,是否和100相等,相等將寫入索引值變為0,並將count+1;
        5. 僅喚醒讀線程阻塞隊列中的一個;
        6. 一個讀線程執行,調用take方法;
        7. ……
        8. 僅喚醒寫線程阻塞隊列中的一個。
        這就是多個Condition的強大之處,假設緩存隊列中已經存滿,那麼阻塞的肯定是寫線程,喚醒的肯定是讀線程,相反,阻塞的肯定是讀線程,喚醒的肯定是寫線程,那麼假設隻有一個Condition會有什麼效果呢,緩存隊列中已經存滿,這個Lock不知道喚醒的是讀線程還是寫線程瞭,如果喚醒的是讀線程,皆大歡喜,如果喚醒的是寫線程,那麼線程剛被喚醒,又被阻塞瞭,這時又去喚醒,這樣就浪費瞭很多時間。

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