Lock和Condition只是concurrent中的两个接口,但基于这两个接口实现的类完成了先前由synchronized和object共同实现的方法。
但就生产者消费者来说(参考生产者与消费者),Lock相当于synchronized,而Condition的await()和signal()方法相当于Object的wait()和notify()方法。
在讲解Lock和Condition之前,先要弄清synchronized的本质:
synchronized(Object o)代码块实际上获得了对象o的锁才会继续执行里面的方法,而对象o的锁只有一把,因此针对某一个对象o的synchronized代码块只能串行执行。
其实往深了就是锁,既然是锁,那么我们肯定可以直接使用锁的方法来完成synchronized的功能。
Condition是在java 1.5中才出现的,它用来替代传统的Object的wait()、notify()实现线程间的协作,相比使用Object的wait()、notify(),使用Condition1的await()、signal()这种方式实现线程间协作更加安全和高效。简单说,他的作用是使得某些线程一起等待某个条件(Condition),只有当该条件具备(signal 或者 signalAll方法被调用)时,这些等待线程才会被唤醒,从而重新争夺锁。
Condition是个接口,基本的方法就是await()和signal()方法;
Condition依赖于Lock接口,生成一个Condition的基本代码是lock.newCondition()
调用Condition的await()和signal()方法,都必须在lock保护之内,就是说必须在lock.lock()和lock.unlock之间才可以使用
Conditon中的await()对应Object的wait();
Condition中的signal()对应Object的notify();
Condition中的signalAll()对应Object的notifyAll()。
Lock
上面说道,使用Lock代替synchronized,那么Lock接口到底有哪些作用呢?
总的来说,Lock可以完全替换synchronized,并在此基础上提供了更多的功能。
其源码如下:
public interface Lock {
/**
* 当前线程获取lock的锁,如果获取不到,则当前线程就暂停
* 相当于synchronized(lock)方法
*/
void lock();
//获取锁,相当于lock(),但可以被打断
void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
/**
* 非阻塞式的获取锁,如果获取不到就返回false,该方法不会导致当前的阻塞
* 对于tryLock(),常见的方法是:
* Lock lock = ...;
* if (lock.tryLock()) {
* try {
* // manipulate protected state
* } finally {
* lock.unlock();
* }
* } else {
* // perform alternative actions
* }
*/
boolean tryLock();
//同tryLock()
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
//释放锁,正如上面的例子,该方法一般在finally方法中
void unlock();
/*
* 返回和该锁对应的Condition对象。
* 方法本身很难理解,需要对照例子和Condition源码
* 实际上相当于和synchronized(Object o)对应的o
*/
Condition newCondition();
以上是Lock的源码,Lock基本实现了互斥锁,但单独的Lock是无法实现条件获取,即调用lock()方法时没有指定条件,因此单独的lock无法实现生产者消费者功能,而条件获取锁还需要另外通过Condition来辅助完成。
Condition
Condition将Object的wait()和notify()方法独立了出来,直接看看Condition的源码:
public interface Condition {
/**
* 使得当前线程等待
* 类似于Object.wait()方法
* 该等待可以被打断
*/
void await() throws InterruptedException;
/*
* 同样是等待,但该方法不会被打断
* 不管是await()还是awaitUninterruptibly(),在调用时都需要
* 已经获得和Condition相关的锁
* 而调用await()或者awaitUninterruptibly()后则自动释放锁
* 而在从await()执行完毕,方法返回时则需要再次获取锁
*/
void awaitUninterruptibly();
long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException;
boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException;
/**
* 唤醒一个等待的线程
* 相当于Object.notify()方法
*/
void signal();
//相当于Object.notifyAll()方法
void signalAll();
通过分析Condition的源码,发现Condition确实就是相当于Object的wait()和notify()方法的替代。
但这里有一个问题,我们在上一篇博客分析了。
synchronized(Object o) 和o.wait()配合使用,其中o起着中间承接的作用,那么对于Condition和Lock,这两如何配合起来呢?其实就是通过Lock的newCondition()方法来承接的,即Condition c = lock.newCondition()。
Java并行编程-lock中使用多条件condition(生产者消费者模式实例)
Java 并发包下的提供Lock,Lock相对于Synchronized可以更好的解决线程同步问题,更加的灵活和高效,并且ReadWriteLock锁还能实现读、写的分离。但线程间仅仅互斥是不够的,还需要通信,本篇的内容是基于上篇之上,使用Lock如何处理线程通信。阻塞队列(BlockingQueue)就是使用condition的和lock实现的。可以查看:Java并发编程-阻塞队列(BlockingQueue)的实现原理
Condition
那么引入本篇的主角,Condition,Condition 将 Object的通信方法(wait、notify 和 notifyAll)分解成截然不同的对象,以便通过将这些对象与任意 Lock 实现组合使用,为每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 通信方法的使用。
在Condition中,用await()替换wait(),用signal()替换notify(),用signalAll()替换notifyAll(),传统线程的通信方式,Condition都可以实现,这里注意,Condition是被绑定到Lock上的,要创建一个Lock的Condition必须用newCondition()方法。
Condition的强大之处在于它可以为多个线程间建立不同的Condition, 使用synchronized/wait()只有一个阻塞队列,notifyAll会唤起所有阻塞队列下的线程,而使用lock/condition,可以实现多个阻塞队列,signalAll只会唤起某个阻塞队列下的阻塞线程。
下面用两种方式编写生产者/消费者模式代码加以说明。
- 使用synchronized/wait()实现生产者消费者模式如下:
//模拟生产和消费的对象
class Buffer {
private int maxSize;
private List<Date> storage;
Buffer(int size){
maxSize=size;
storage=new LinkedList<>();
}
//生产方法
public synchronized void put() {
try {
while (storage.size() ==maxSize ){//如果队列满了
System.out.print(Thread.currentThread().getName()+": wait \n");;
wait();//阻塞线程
}
storage.add(new Date());
System.out.print(Thread.currentThread().getName()+": put:"+storage.size()+ "\n");
Thread.sleep(1000);
notifyAll();//唤起线程
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
//消费方法
public synchronized void take() {
try {
while (storage.size() ==0 ){//如果队列满了
System.out.print(Thread.currentThread().getName()+": wait \n");;
wait();//阻塞线程
}
Date d=((LinkedList<Date>)storage).poll();
System.out.print(Thread.currentThread().getName()+": take:"+storage.size()+ "\n");
Thread.sleep(1000);
notifyAll();//唤起线程
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
//生产者
class Producer implements Runnable{
private Buffer buffer;
Producer(Buffer b){
buffer=b;
}
@Override
public void run() {
while(true){
buffer.put();
}
}
}
//消费者
class Consumer implements Runnable{
private Buffer buffer;
Consumer(Buffer b){
buffer=b;
}
@Override
public void run() {
while(true){
buffer.take();
}
}
}
//
public class Main{
public static void main(String[] arg){
Buffer buffer=new Buffer(10);
Producer producer=new Producer(buffer);
Consumer consumer=new Consumer(buffer);
//创建线程执行生产和消费
for(int i=0;i<3;i++){
new Thread(producer,"producer-"+i).start();
}
for(int i=0;i<3;i++){
new Thread(consumer,"consumer-"+i).start();
}
}
}
- 使用lock/condition实现生产者消费者模式如下:
import java.util.Date;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
class Buffer {
private final Lock lock;
private final Condition notFull;
private final Condition notEmpty;
private int maxSize;
private List<Date> storage;
Buffer(int size){
//使用锁lock,并且创建两个condition,相当于两个阻塞队列
lock=new ReentrantLock();
notFull=lock.newCondition();
notEmpty=lock.newCondition();
maxSize=size;
storage=new LinkedList<>();
}
public void put() {
lock.lock();
try {
while (storage.size() ==maxSize ){//如果队列满了
System.out.print(Thread.currentThread().getName()+": wait \n");;
notFull.await();//阻塞生产线程
}
storage.add(new Date());
System.out.print(Thread.currentThread().getName()+": put:"+storage.size()+ "\n");
Thread.sleep(1000);
notEmpty.signalAll();//唤醒消费线程
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}finally{
lock.unlock();
}
}
public void take() {
lock.lock();
try {
while (storage.size() ==0 ){//如果队列满了
System.out.print(Thread.currentThread().getName()+": wait \n");;
notEmpty.await();//阻塞消费线程
}
Date d=((LinkedList<Date>)storage).poll();
System.out.print(Thread.currentThread().getName()+": take:"+storage.size()+ "\n");
Thread.sleep(1000);
notFull.signalAll();//唤醒生产线程
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}finally{
lock.unlock();
}
}
}
class Producer implements Runnable{
private Buffer buffer;
Producer(Buffer b){
buffer=b;
}
@Override
public void run() {
while(true){
buffer.put();
}
}
}
class Consumer implements Runnable{
private Buffer buffer;
Consumer(Buffer b){
buffer=b;
}
@Override
public void run() {
while(true){
buffer.take();
}
}
}
public class Main{
public static void main(String[] arg){
Buffer buffer=new Buffer(10);
Producer producer=new Producer(buffer);
Consumer consumer=new Consumer(buffer);
for(int i=0;i<3;i++){
new Thread(producer,"producer-"+i).start();
}
for(int i=0;i<3;i++){
new Thread(consumer,"consumer-"+i).start();
}
}
}
当生产者执行put方法时,调用notEmpty.signalAll()只会唤醒notEmpty.await()下的消费者线程。
- 当消费者执行塔克方法时,调用notFull.signalAll()只会唤醒notFull.await()下的消费者线程。
转载于:https://blog.youkuaiyun.com/u012882134/article/details/78464546
https://blog.youkuaiyun.com/chenchaofuck1/article/details/51592429