Condition-线程通讯更高效的方式

使用Lock如何处理线程通讯。

引入本篇的主角--Condition，Condition将 Object监视器方法（wait、notify 和 notifyAll）分解成大相径庭的对象，以便经过将这些对象与任意Lock实现组合使用，为每一个对象提供多个等待 set （wait-set）。其中，Lock替代了synchronized 方法和语句的使用，Condition替代了Object 监视器方法的使用。下面将以前写过的一个线程通讯的例子替换成用Condition实现，代码以下：

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()替换wait()，用signal()替换notify()，用signalAll()替换notifyAll()，传统线程的通讯方式，Condition均可以实现。

这里注意，Condition是被绑定到Lock上的，要建立一个Lock的Condition必须用newCondition()方法。

这样看来，Condition和传统的线程通讯没什么区别，Condition的强大之处在于它能够为多个线程间创建不一样的Condition，下面引入API中的一段代码，加以说明。

class BoundedBuffer {  
     final Lock lock = new ReentrantLock();//锁对象  
     final Condition notFull  = lock.newCondition();//写线程条件   
     final Condition notEmpty = lock.newCondition();//读线程条件   
    
     final Object[] items = new Object[100];//缓存队列  
     int putptr/*写索引*/, takeptr/*读索引*/, count/*队列中存在的数据个数*/;  
    
     public void put(Object x) throws InterruptedException {  
       lock.lock();  
       try {  
         while (count == items.length)//若是队列满了   
           notFull.await();//阻塞写线程  
         items[putptr] = x;//赋值   
        if (++putptr == items.length) putptr = 0;//若是写索引写到队列的最后一个位置了，那么置为0  
         ++count;//个数++  
         notEmpty.signal();//唤醒读线程  
      } finally {  
         lock.unlock();  
       }  
     }  
    
     public Object take() throws InterruptedException {  
       lock.lock();  
       try {  
         while (count == 0)//若是队列为空  
           notEmpty.await();//阻塞读线程  
         Object x = items[takeptr];//取值   
         if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;//若是读索引读到队列的最后一个位置了，那么置为0  
         --count;//个数--  
         notFull.signal();//唤醒写线程  
         return x;  
       } finally {  
         lock.unlock();  
       }  
     }   
   }

这是一个处于多线程工做环境下的缓存区，缓存区提供了两个方法，put和take，put是存数据，take是取数据，内部有个缓存队列

这个缓存区类实现的功能：有多个线程往里面存数据和从里面取数据，其缓存队列(先进先出后进后出)能缓存的最大数值是100，多个线程间是互斥的，当缓存队列中存储的值达到100时，将写线程阻塞，并唤醒读线程，当缓存队列中存储的值为0时，将读线程阻塞，并唤醒写线程，下面分析一下代码的执行过程：

1. 一个写线程执行，调用put方法；
2. 判断count是否为100，显然没有100；
3. 继续执行，存入值；
4. 判断当前写入的索引位置++后，是否和100相等，相等将写入索引值变为0，并将count+1；
5. 仅唤醒读线程阻塞队列中的一个；
6. 一个读线程执行，调用take方法；
7. ……
8. 仅唤醒写线程阻塞队列中的一个。

这就是多个Condition的强大之处。假设缓存队列中已经存满，那么阻塞的确定是写线程，唤醒的确定是读线程。相反，阻塞的确定是读线程，唤醒的确定是写线程

那么假设只有一个Condition会有什么效果呢？缓存队列中已经存满，这个Lock不知道唤醒的是读线程仍是写线程了，若是唤醒的是写线程，那么线程刚被唤醒，又被阻塞了。这时又去唤醒，这样就浪费了不少时间。