Java并发编程札记-(四)JUC锁-04Condition简介

我们已经学习了如何通过使用锁来同步两个任务，但为了解决某个问题，任务之间只有互斥是不够的，还需要相互通信，相互协作。今天就来学习如何实现任务之间的协作。

初识Condition

在任务协作中，关键问题是任务之间的通信。握手可以通过Object的监视器方法（wait()和notify()/notifyAll()）和synchronized方法和语句来安全地实现。Java SE5的JUC提供了具有await()和signal()/signalAll()方法的Condition和Lock来实现。其中，Lock代替了synchronized方法和语句，Condition代替了Object的监视器方法。本文介绍Condition。

我们可以通过Condition的await()方法挂起一个任务。当外部条件发生变化，意味着某个任务应该继续执行时，可以通过signal()来通知某个任务，从而唤醒一个任务，或者调用signal()来唤醒所有在这个Condition上被其自身挂起的任务。听起来Condition的这些方法和Object的监视器方法（wait()和notify()/notifyAll()）没有区别。与Object相比，Condition可以更精细地控制线程的休眠与唤醒。Condition实际上被绑定在Lock上，可使用Lock实例的newCondition方法获取Condition实例。所以我们可以创建多个Condition，在不同的情况下使用不同的Condition。

下面通过JavaDoc中的一个例子来演示下Condition是如何更精细地控制线程的休眠与唤醒的。

public class BoundedBuffer {
    final Lock lock = new ReentrantLock();//锁
    final Condition notFull = lock.newCondition();//写条件
    final Condition notEmpty = lock.newCondition();//读条件

    final Object[] items = new Object[100];
    int putptr, takeptr, count;

    public void put(Object x) throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (count == items.length)//如果队列已满
                notFull.await();//阻塞写线程
            items[putptr] = x;
            if (++putptr == items.length)
                putptr = 0;
            ++count;
            notEmpty.signal();//唤醒读线程
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public Object take() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (count == 0)//如果队列已空
                notEmpty.await();//阻塞读线程
            Object x = items[takeptr];
            if (++takeptr == items.length)
                takeptr = 0;
            --count;
            notFull.signal();//唤醒写线程
            return x;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

这是一个有界的缓冲区，支持put(Object)与take()方法。put(Object)负责向缓冲区中存数据，take负责从缓冲区中读数据。在多线程环境下，调用put(Object)方法，当缓冲区已满时，会阻塞写线程，如果缓冲区不满，则写入数据，并唤醒读线程。调用take()方法时，当缓冲区为空，会阻塞读线程，如果缓冲区不空，则读取数据，并唤醒写线程。

这就是多个Condition的强大之处，假设缓存队列已满，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。如果采用Object类中的wait(), notify(), notifyAll()实现该缓冲区，当向缓冲区写入数据之后需要唤醒读线程时，通过notify()或notifyAll()无法明确的指定唤醒读线程，而只能通过notifyAll唤醒所有线程，但notifyAll无法区分唤醒的线程是读线程，还是写线程。 如果唤醒的是写线程，那么线程刚被唤醒，又被阻塞了，这样就降低了效率。

方法列表

//方法摘要
 void   await() 
          //造成当前线程在接到信号或被中断之前一直处于等待状态。
 boolean    await(long time, TimeUnit unit) 
          //造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定等待时间之前一直处于等待状态。
 long   awaitNanos(long nanosTimeout) 
          //造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定等待时间之前一直处于等待状态。
 void   awaitUninterruptibly() 
          //造成当前线程在接到信号之前一直处于等待状态。
 boolean    awaitUntil(Date deadline) 
          //造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定最后期限之前一直处于等待状态。
 void   signal() 
          //唤醒一个等待线程。
 void   signalAll() 
          //唤醒所有等待线程。

与Object监视器监视器方法的比较

对比项	Condition	Object监视器	备注
使用条件	获取锁	获取锁，创建Condition对象
等待队列的个数	一个	多个
是否支持通知指定等待队列	支持	不支持
是否支持当前线程释放锁进入等待状态	支持	支持
是否支持当前线程释放锁并进入超时等待状态	支持	支持
是否支持当前线程释放锁并进入等待状态直到指定最后期限	支持	不支持
是否支持唤醒等待队列中的一个任务	支持	支持
是否支持唤醒等待队列中的全部任务	支持	支持

本文就讲到这里，想了解Java并发编程更多内容请参考：

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