多线程(12) — Condition线程同步通信

Condition的功能类似于Object.wait()和Object.notify()功能,来实现线程间的协调与通信。

之前的步互斥与通信(练习)例子用condition实现:

package ThreadPractice;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * Created by qiaorenjie on 2018/3/30.
 */
public class ConditionCommunication {
    /*
       问:子线程循环10次,接着主线程循环100次,接着又回到子线程循环10次,
       接着再回到主线程又循环100次,如此循环50次。
        */
    public static void main(String[] args) {

        final Business business = new Business();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 1; i <= 50; i++) {
                    business.sub(i);    // 这个方法结束business会释放,所以要加final,而主线程则可不加
                }

            }
        }).start();

        // main 方法占用的主线程直接用main的线程
        for (int i = 1; i <= 50 ; i++) {
            business.main(i);
        }

    }

    /*
        放在本类ConditionCommunication外就相当于Business.java与外面的重复了会报错,
        而拉到类的内部就是内部内就是ConditionCommunication.Buiness.java,静态方法调用时候再加静态
    */
     static class Business {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        Condition condition = lock.newCondition();  // condition基于lock上
        private boolean flag = true;

        public void sub(int i) {
            lock.lock();
            try {
                while (!flag){
                    try {
                        condition.await();  // 自己的 await方法不要写错obj的 wait
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                for (int j = 1; j <= 10; j++) {
                    System.out.println("子线程循环:" + j + "  循环了:" + i);
                }
                flag = !flag;
                condition.signal();        // signal代替notify
            }finally {
                lock.unlock();
            }

        }

        public synchronized void main(int i) {
            lock.lock();
            try {
                while (flag){
                    try {
                        condition.await();
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                for (int j = 1; j <= 100; j++) {
                    System.out.println("主线程循环:" + j + " 循环了:" + i);
                }
                flag = !flag;
                condition.signal();
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        }

    }


}

Condition与wait与notify想比能实现其不能实现的功能,比如:阻塞队列、三个或多个线程唤醒指定线程等

Obj下的notify()用于唤醒其中一个线程,而notifyAll()则是唤醒全部线程,所以想完成唤醒指定线程不太方便,而利用condition则非常容易。
condition可以理解成一个线程间协调通信的工具类,让线程在某个条件下(condition)等待await(),让对应线程的条件被传递信号signal时说明线程又可以重新唤醒恢复。

比如在之前做的子线程与主线程的练习下又有新的需求:
(新增需求) : 在1号线程完成循环后唤醒2号,2号完成后唤醒3号,3号再到1号循环。

public class ThreeConditionCommunication {
    /*
       问:子线程循环10次,接着主线程循环100次,接着又回到子线程循环10次,接着再回到主线程又循环100次,如此循环50次。在1号线程完成循环后唤醒2号,2号完成后唤醒3号,3号再到1号循环。
        */
    public static void main(String[] args) {

        final Business business = new Business();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 1; i <= 50; i++) {
                    business.sub2(i);    // 这个方法结束business会释放,所以要加fina,而主线程则可不加
                }
            }
        }).start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 1; i <= 50; i++) {
                    business.sub3(i);    // 这个方法结束business会释放,所以要加fina,而主线程则可不加
                }
            }
        }).start();

        // main 方法占用的主线程直接用main的线程
        for (int i = 1; i <= 50 ; i++) {
            business.main(i);
        }
    }

    /*
        放在本类ConditionCommunication外就相当于Business.java与外面的重复了会报错,
        而拉到类的内部就是内部内就是ConditionCommunication.Buiness.java,静态方法调用时候再加静态
    */
     static class Business {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        Condition condition1 = lock.newCondition();
        Condition condition2 = lock.newCondition();
        Condition condition3 = lock.newCondition();
        private int turn = 1;

        public void sub2(int i) {
            lock.lock();
            try {
                while (turn != 2){      // !=2说明不该线程2
                    try {
                        condition2.await();     //不该2那么2就等着
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                for (int j = 1; j <= 10; j++) {
                    System.out.println("线程2号循环:" + j + "  循环了:" + i);
                }
                turn = 3;
                condition3.signal();        // 交给第三个线程
            }finally {
                lock.unlock();
            }

        }

        public void sub3(int i) {
            lock.lock();
            try {
                while (turn != 3){
                    try {
                        condition3.await();
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                for (int j = 1; j <= 20; j++) {
                    System.out.println("线程3号循环:" + j + "  循环了:" + i);
                }
                turn = 1;
                condition1.signal();
            }finally {
                lock.unlock();
            }

        }

        public synchronized void main(int i) {
            lock.lock();
            try {
                while (turn != 1){
                    try {
                        condition1.await();
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                for (int j = 1; j <= 100; j++) {
                    System.out.println("线程1号循环:" + j + " 循环了:" + i);
                }
                turn = 2;
                condition2.signal();
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}

通过对不同线程对应的condition进行signal达到唤醒指定线程的操作。

那么Condition是怎么实现的呢?

image.png

由代码点击进入发现lock.newCondition() 返回的是Lock接口下的Condition接口的实现,查询Condition发现该实现被一个叫 AbstractQueuedSynchronizer (AQS) 同步队列中被实现,如下:


image.png

类ConditionObject实现了Condition接口,而这个类作为了AbstractQueuedSynchronizer的内部类


image.png

这里又是利用到了AQS的原理,AQS在多线程中有着很重要的地位。

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