Condition-線程通訊更高效的方式

接近一週沒更新《Java線程》專欄了，主要是這周工做上比較忙，生活上也比較忙，呵呵，進入正題，上一篇講述了併發包下的Lock，Lock能夠更好的解決線程同步問題，使之更面向對象，而且ReadWriteLock在處理同步時更強大，那麼一樣，線程間僅僅互斥是不夠的，還須要通訊，本篇的內容是基於上篇之上，使用Lock如何處理線程通訊。

那麼引入本篇的主角，Condition，Condition 將 Object 監視器方法（wait、notify 和 notifyAll）分解成大相徑庭的對象，以便經過將這些對象與任意 Lock 實現組合使用，爲每一個對象提供多個等待 set （wait-set）。其中，Lock 替代了 synchronized 方法和語句的使用，Condition 替代了 Object 監視器方法的使用。下面將以前寫過的一個線程通訊的例子替換成用Condition實現(Java線程(三))，代碼以下

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()，傳統線程的通訊方式，Condition均可以實現，這裏注意，Condition是被綁定到Lock上的，要建立一個Lock的Condition必須用newCondition()方法。

這樣看來，Condition和傳統的線程通訊沒什麼區別，Condition的強大之處在於它能夠爲多個線程間創建不一樣的Condition，下面引入API中的一段代碼，加以說明。

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)//若是隊列滿了   
             notFull.await();//阻塞寫線程  
           items[putptr] = x;//賦值   
           if (++putptr == items.length) putptr = 0;//若是寫索引寫到隊列的最後一個位置了，那麼置爲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)//若是隊列爲空  
             notEmpty.await();//阻塞讀線程  
           Object x = items[takeptr];//取值   
           if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;//若是讀索引讀到隊列的最後一個位置了，那麼置爲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做環境下的緩存區，緩存區提供了兩個方法，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：有多個線程往裏面存數據和從裏面取數據，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爲0時，將讀線程阻塞，並喚醒寫線程，這也是ArrayBlockingQueue的內部實現。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是否爲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爲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，那麼阻塞的確定是寫線程，喚醒的確定是讀線程，相反，阻塞的確定是讀線程，喚醒的確定是寫線程，那麼假設只有一個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仍是寫線程了，若是喚醒的是讀線程，皆大歡喜，若是喚醒的是寫線程，那麼線程剛被喚醒，又被阻塞了，這時又去喚醒，這樣就浪費了不少時間。

[摘自高爽|Coder] 原創地址：http://blog.csdn.net/ghsau/ar...