condition

condition 介绍及demo

　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Condition的await()、signal()这种方式实现线程间协作更加安全和高效。因此通常来说比较推荐使用Condition，阻塞队列实际上是使用了Condition来模拟线程间协作。

  • 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()。

下面是demo：　　

[java] view plain copy
 
  1. package thread;  
  2.   
  3. import java.util.concurrent.locks.Condition;  
  4. import java.util.concurrent.locks.Lock;  
  5. import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;  
  6. /** 
  7.  *  
  8.  * @author zhangliang 
  9.  * 
  10.  * 2016年4月8日 下午5:48:54 
  11.  */  
  12. public class ConTest {  
  13.       
  14.      final Lock lock = new ReentrantLock();  
  15.      final Condition condition = lock.newCondition();  
  16.   
  17.     public static void main(String[] args) {  
  18.         // TODO Auto-generated method stub  
  19.         ConTest test = new ConTest();  
  20.         Producer producer = test.new Producer();  
  21.         Consumer consumer = test.new Consumer();  
  22.                 
  23.           
  24.         consumer.start();   
  25.         producer.start();  
  26.     }  
  27.       
  28.      class Consumer extends Thread{  
  29.            
  30.             @Override  
  31.             public void run() {  
  32.                 consume();  
  33.             }  
  34.                 
  35.             private void consume() {  
  36.                                
  37.                     try {  
  38.                            lock.lock();  
  39.                         System.out.println("我在等一个新信号"+this.currentThread().getName());  
  40.                         condition.await();  
  41.                           
  42.                     } catch (InterruptedException e) {  
  43.                         // TODO Auto-generated catch block  
  44.                         e.printStackTrace();  
  45.                     } finally{  
  46.                         System.out.println("拿到一个信号"+this.currentThread().getName());  
  47.                         lock.unlock();  
  48.                     }  
  49.                   
  50.             }  
  51.         }  
  52.        
  53.      class Producer extends Thread{  
  54.            
  55.             @Override  
  56.             public void run() {  
  57.                 produce();  
  58.             }  
  59.                 
  60.             private void produce() {                   
  61.                     try {  
  62.                            lock.lock();  
  63.                            System.out.println("我拿到锁"+this.currentThread().getName());  
  64.                             condition.signalAll();                             
  65.                         System.out.println("我发出了一个信号："+this.currentThread().getName());  
  66.                     } finally{  
  67.                         lock.unlock();  
  68.                     }  
  69.                 }  
  70.      }  
  71.           
  72. }  

运行结果：

Condition的执行方式，是当在线程Consumer中调用await方法后，线程Consumer将释放锁，并且将自己沉睡，等待唤醒，线程Producer获取到锁后，开始做事，完毕后，调用Condition的signalall方法，唤醒线程Consumer，线程Consumer恢复执行。

以上说明Condition是一个多线程间协调通信的工具类，使得某个，或者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方法被带调用)时 ，这些等待线程才会被唤醒，从而重新争夺锁。

Condition实现生产者、消费者模式：

 

[java] view plain copy
 
  1. package thread;  
  2.   
  3. import java.util.PriorityQueue;  
  4. import java.util.concurrent.locks.Condition;  
  5. import java.util.concurrent.locks.Lock;  
  6. import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;  
  7.   
  8. public class ConTest2 {  
  9.         private int queueSize = 10;  
  10.         private PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<Integer>(queueSize);  
  11.         private Lock lock = new ReentrantLock();  
  12.         private Condition notFull = lock.newCondition();  
  13.         private Condition notEmpty = lock.newCondition();  
  14.            
  15.         public static void main(String[] args) throws InterruptedException  {  
  16.             ConTest2 test = new ConTest2();  
  17.             Producer producer = test.new Producer();  
  18.             Consumer consumer = test.new Consumer();                
  19.             producer.start();  
  20.             consumer.start();  
  21.             Thread.sleep(0);  
  22.             producer.interrupt();  
  23.             consumer.interrupt();  
  24.         }  
  25.             
  26.         class Consumer extends Thread{              
  27.             @Override  
  28.             public void run() {  
  29.                 consume();  
  30.             }  
  31.             volatile boolean flag=true;    
  32.             private void consume() {  
  33.                 while(flag){  
  34.                     lock.lock();  
  35.                     try {  
  36.                         while(queue.isEmpty()){  
  37.                             try {  
  38.                                 System.out.println("队列空，等待数据");  
  39.                                 notEmpty.await();  
  40.                             } catch (InterruptedException e) {                              
  41.                                 flag =false;  
  42.                             }  
  43.                         }  
  44.                         queue.poll();                //每次移走队首元素  
  45.                         notFull.signal();  
  46.                         System.out.println("从队列取走一个元素，队列剩余"+queue.size()+"个元素");  
  47.                     } finally{  
  48.                         lock.unlock();  
  49.                     }  
  50.                 }  
  51.             }  
  52.         }  
  53.             
  54.         class Producer extends Thread{              
  55.             @Override  
  56.             public void run() {  
  57.                 produce();  
  58.             }  
  59.             volatile boolean flag=true;    
  60.             private void produce() {  
  61.                 while(flag){  
  62.                     lock.lock();  
  63.                     try {  
  64.                         while(queue.size() == queueSize){  
  65.                             try {  
  66.                                 System.out.println("队列满，等待有空余空间");  
  67.                                 notFull.await();  
  68.                             } catch (InterruptedException e) {  
  69.                                   
  70.                                 flag =false;  
  71.                             }  
  72.                         }  
  73.                         queue.offer(1);        //每次插入一个元素  
  74.                         notEmpty.signal();  
  75.                         System.out.println("向队列取中插入一个元素，队列剩余空间："+(queueSize-queue.size()));  
  76.                     } finally{  
  77.                         lock.unlock();  
  78.                     }  
  79.                 }  
  80.             }  
  81.         }  
  82.     }  

运行结果如下：

condition实现分析：

  • Condition接口包含了多种await方式和两个通知方法
  • ConditionObject实现了Condition接口，是AbstractQueuedSynchronizer的内部类
  • Reentrantlock的newCondition方法返回与某个lock实例相关的Condition对象
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  1. public abstract class AbstractQueuedLongSynchronizer  
  2.     extends AbstractOwnableSynchronizer  
  3.     implements java.io.Serializable {  







[java] view plain copy

 






    

  1. <span style="font-size:18px;">结合上面的类图，我们看到condition实现是依赖于aqs，而aqs是个抽象类。里面定义了同步器的基本框架，实现了基本的结构功能。只留有状态条件的维护由具体同步器根据具体场景来定制，如常见的 ReentrantLock 、 RetrantReadWriteLock和CountDownLatch 等等，AQS内容太多，尽量只简明梳理condition相关流程，不太深入理解底层源码。</span>  
    2. 





下面结合上面demo来分析流程。


reentrantLock.newCondition() 返回的是Condition的一个实现，该类在AbstractQueuedSynchronizer(AQS)中被实现，叫做newCondition（）



 






[java] view plain copy

 






    

  1. public Condition newCondition() {  
    2. 

  2.     return sync.newCondition();  
    3. 

  3. }  
    4. 



我们看一下这个await的方法，它是AQS的方法，









public final void await() throws InterruptedException {














02
if (Thread.interrupted())














03
 throw new InterruptedException();














04
 Node node = addConditionWaiter(); //将当前线程包装下后，














05
                                   //添加到Condition自己维护的一个链表中。














06
int savedState = fullyRelease(node);//释放当前线程占有的锁，从demo中看到，














07
                                       //调用await前，当前线程是占有锁的














08
 














09
int interruptMode = 0;














10
 while (!isOnSyncQueue(node)) {//释放完毕后，遍历AQS的队列，看当前节点是否在队列中，














11
                           //不在 说明它还没有竞争锁的资格，所以继续将自己沉睡。














12
                             //直到它被加入到队列中，聪明的你可能猜到了，














13
                            //没有错，在singal的时候加入不就可以了？














14
 LockSupport.park(this);














15
 if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)














16
 break;














17
 }














18
//被唤醒后，重新开始正式竞争锁，同样，如果竞争不到还是会将自己沉睡，等待唤醒重新开始竞争。














19
if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)














20
 interruptMode = REINTERRUPT;














21
 if (node.nextWaiter != null)














22
 unlinkCancelledWaiters();














23
 if (interruptMode != 0)














24
 reportInterruptAfterWait(interruptMode);














25
 }








回到上面的demo，锁被释放后，线程Consumer开始沉睡，这个时候线程因为线程Consumer沉睡时，会唤醒AQS队列中的头结点，所所以线程Producer会开始竞争锁，并获取到，执行完后线程Producer会调用signal方法，“发出”signal信号，signal方法如下：









1
public final void signal() {














2
 if (!isHeldExclusively())














3
 throw new IllegalMonitorStateException();














4
 Node first = firstWaiter; //firstWaiter为condition自己维护的一个链表的头结点，














5
                          //取出第一个节点后开始唤醒操作














6
 if (first != null)














7
 doSignal(first);














8
 }








说明下，其实Condition内部维护了等待队列的头结点和尾节点，该队列的作用是存放等待signal信号的线程，该线程被封装为Node节点后存放于此。





而Condition自己也维护了一个队列，该队列的作用是维护一个等待signal信号的队列，两个队列的作用是不同，事实上，每个线程也仅仅会同时存在以上两个队列中的一个，流程是这样的：





注意：


1.线程producer调用signal方法，这个时候Condition的等待队列中只有线程Consumer一个节点，于是它被取出来，并被加入到AQS的等待队列中。  注意，这个时候，线程Consumer 并没有被唤醒。


2.Sync是AQS的抽象子类，实现可重入和互斥的大部分功能。在Sync的子类中有FairSync和NonfairSync两种代表公平锁策略和非公平锁策略。Sync lock方法留给子类去实现，NonfairSync的实现：







[java] view plain copy

 








    

  1. final void lock() {  
    2. 

  2.            if (compareAndSetState(0, 1))  
    3. 

  3.                setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());  
    4. 

  4.            else  
    5. 

  5.                acquire(1);  
    6. 

  6.        }  
    7. 





其中如果一开始获取锁成功，是直接设置当前线程。



否则执行acquire(1),也就是进入aqs等待队列。这里不展开细节。


可以这样理解，整个协作过程是靠结点在AQS的等待队列和Condition的等待队列中来回移动实现的，每个队列的意义不同，Condition作为一个条件类，很好的自己维护了一个等待信号的队列，并在适时的时候将结点加入到AQS的等待队列中来实现的唤醒操作



        

	      

	    

	  

	  

	    
      
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          原文地址：https://www.cnblogs.com/chenshaogang/p/8849807.html