線程的等待與通知,如何使用Condition實(shí)現(xiàn)指黎?

線程的等待與通知朋凉,目的就是為了實(shí)現(xiàn)線程間的協(xié)作,那一般情況下醋安,我們最容易想到的方式是使用循環(huán)以及公共變量杂彭,比如:

public class LoopThread {
    private volatile boolean flag = true;
    public void test() {
        new Thread(() -> {
            while(flag) {
                // TODO 一直死循環(huán),等待退出
                Thread.yield(); // 釋放CPU吓揪,和JVM實(shí)現(xiàn)方式有關(guān)
            }
            System.out.println("我接到通知亲怠,繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)操作。柠辞。赁炎。");
        }).start();

        new Thread(() -> {
            try {
                // TODO 處理任務(wù)
                System.out.println("開始處理任務(wù)。钾腺。徙垫。");
                Thread.sleep(5000L);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            // TODO 處理完,通知線程
            System.out.println("任務(wù)處理完成放棒,通知線程姻报。。间螟。");
            flag = false;
        }).start();
    }
}

上面的代碼吴旋,就是使用了循環(huán)加公共變量的方式损肛,這種方式一定程度上能夠滿足需要,但是它不是最好的方式荣瑟,而且循環(huán)對于cpu的占用和釋放都會有相對較高的額外開銷治拿。
所以,JDK為我們提供了更為便捷的方式:wait()與notify()笆焰;這兩個(gè)方法并不是線程的劫谅,而是Object對象的,當(dāng)然使用方式也并不像我們平時(shí)調(diào)用普通方法一樣嚷掠,它們的使用是有先決條件:當(dāng)前線程擁有該對象監(jiān)視器捏检;我們在前面的文章提到過,關(guān)鍵字synchronized做線程同步不皆,會需要擁有某些對象監(jiān)視器贯城,比如:

public class WaitAndNotify {
    /**
     * 會拋出{@link java.lang.IllegalMonitorStateException}
     */
    public void waitIllegalMonitor() {
        try {
            this.wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    /**
     * 會拋出{@link java.lang.IllegalMonitorStateException}
     */
    public void notifyIllegalMonitor() {
        this.notify();
    }
    public synchronized void waitTodo() {
        System.out.println("我將要進(jìn)入WAITING狀態(tài)");
        try {
            this.wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("我被喚醒,并且我得到了內(nèi)置鎖");
    }
    public synchronized void notifyThread() {
        System.out.println("我將要通知任意一個(gè)線程可以繼續(xù)工作");

        this.notify();

        System.out.println("通知完成霹娄,但是我暫時(shí)不釋放");
        try {
            Thread.sleep(5000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("即將釋放鎖資源");
    }
    public synchronized void waitTodoWithTimed() {
        System.out.println("我將要進(jìn)入TIMED_WAITING狀態(tài)");
        try {
            this.wait(5000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("我被喚醒或者等待超時(shí)能犯,并且我得到了內(nèi)置鎖");
    }
}

從上面代碼,我們能看到犬耻,如果沒有擁有對象監(jiān)視器悲雳,那么直接調(diào)用對象的wait()或者notify()方法會拋出異常;代碼中的waitTodo()和notifyThread()則能比較清楚的知道通知與等待的運(yùn)作方式香追,值得注意的第一點(diǎn)是合瓢,當(dāng)前線程即使調(diào)用了notify()方法,也不會立即釋放它所擁有的共享資源透典,僅僅只會喚醒任意一個(gè)等待隊(duì)列中等待相同共享資源的線程晴楔,被喚醒的線程依然需要競爭獲取共享資源;相似的notifyAll()方法則是喚醒所有等待隊(duì)列中等待相同共享資源的線程峭咒;然后被喚醒的線程如果還沒有獲取到共享資源税弃,那么它會處于BLOCKED狀態(tài)。從代碼中可以知道wait()方法可以被中斷凑队,所以根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則则果,我們需要做好應(yīng)對處理;當(dāng)然還有具有時(shí)間限制的等待漩氨,如果到時(shí)間依舊沒有被喚醒西壮,那么自動退出等待狀態(tài)。
接下來我們看一下如果使用Condition實(shí)現(xiàn)等待與通知叫惊,在JDK1.5中新增了ReentranLock款青,一種更為靈活的加鎖方式,可以創(chuàng)建多個(gè)Condition實(shí)現(xiàn)多路通知霍狰、選擇通知抡草;我們看一下Condition最為簡單的用法:

public class ConditionWaitAndNotify {
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition = lock.newCondition();
    /**
     * 會拋出{@link java.lang.IllegalMonitorStateException}
     */
    public void waitIllegalMonitor() {
        try {
            condition.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    /**
     * 會拋出{@link java.lang.IllegalMonitorStateException}
     */
    public void signalIllegalMonitor() {
        condition.signal();
    }
    public void waitTodo() {
        lock.lock();
        System.out.println("我請求獲取到了鎖,我將要進(jìn)入等待");
        try {
            condition.await();
            System.out.println("從等待狀態(tài)被喚醒饰及,并且獲取到了鎖資源,現(xiàn)在繼續(xù)運(yùn)行");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock(); // 釋放鎖
        }
    }
    public void signalThread() {
        lock.lock();
        try {
            System.out.println("我獲取到了鎖康震,準(zhǔn)備要喚醒某個(gè)處于等待隊(duì)列中的具有相同對象監(jiān)視器的線程");
            condition.signal();
            System.out.println("喚醒了某個(gè)線程燎含,但是我不立馬釋放鎖");
            try {
                Thread.sleep(5000L);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        } finally {
            System.out.println("釋放鎖資源");
            lock.unlock();
        }
    }
    public void waitTodoWithTimed() {
        lock.lock();
        System.out.println("我請求獲取到了鎖,我將要進(jìn)入有時(shí)間限制的等待");
        try {
            condition.await(5, TimeUnit.SECONDS);
            System.out.println("從等待狀態(tài)被喚醒或者等待超時(shí)自動喚醒,并且獲取到了鎖資源腿短,現(xiàn)在繼續(xù)運(yùn)行");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock(); // 釋放鎖
        }
    }
}

從上面代碼中能知道屏箍,和wait()、notify()的用法比較相似答姥,都需要獲得對象監(jiān)視器之后才能使用铣除;同樣Condition也有signalAll()方法谚咬,用來喚醒所有等待隊(duì)列中相同對象監(jiān)視器上的線程鹦付。那么就有一個(gè)問題,我現(xiàn)在需要指定喚醒其中一部分線程择卦,不是一個(gè)也不是所有敲长,這種情況下,單純的使用上面幾種方法是不可行的秉继;這時(shí)候就可以使用Condition為我們提供的特性了:

public class ConditionWaitAndNotifyPart {
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition conditionProducer = lock.newCondition();
    private Condition conditionOdd = lock.newCondition();
    private Condition conditionEven = lock.newCondition();
    private volatile boolean isWork = true;
    private volatile int number = 0;
    private volatile boolean hasPrint = true;

    /**
     * 主生產(chǎn)者
     */
    public void produce() {
        try {
            lock.lock();
            while (isWork) {
                number++;
                // 大于100停止工作
                if (number > 100) {
                    isWork = false;
                    conditionEven.signalAll();
                    conditionOdd.signalAll();
                    break;
                }

                hasPrint = false;
                if (number % 2 == 0) {
                    conditionEven.signalAll(); // 通知打印偶數(shù)的所有線程
                } else {
                    conditionOdd.signalAll(); // 通知打印奇數(shù)的所有線程
                }
                try {
                    conditionProducer.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * 打印奇數(shù)
     */
    public void printOdd() {
        try {
            lock.lock();
            while(isWork) {
                if (!hasPrint) {
                    System.out.println("print odd ==> " + number);
                    conditionProducer.signal();
                    hasPrint = true;
                }
                try {
                    conditionOdd.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    /**
     * 打印偶數(shù)
     */
    public void printEven() {
        try {
            lock.lock();
            while (isWork) {
                if (!hasPrint) {
                    System.out.println("print even ==> " + number);
                    conditionProducer.signal();
                    hasPrint = true;
                }
                try {
                    conditionEven.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

以上代碼祈噪,就使用了Condition實(shí)現(xiàn)選擇通知,我們可以根據(jù)情況不同去通知處理不同類型的線程工作尚辑,讓通知等待變得更加靈活辑鲤,上述代碼,僅僅只能是一個(gè)生產(chǎn)線程杠茬,可以多個(gè)打印線程月褥,如果需要多個(gè)生產(chǎn)線程,還需要進(jìn)一步完善代碼瓢喉;在生產(chǎn)與消費(fèi)模型中宁赤,我們可以去參考BlockingQueue的實(shí)現(xiàn),它也是使用了Condition來實(shí)現(xiàn)的阻塞栓票。

如果有不正確的地方决左,請幫忙指正,謝謝走贪!

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