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Condition-線程通信更高效的方式

dadong / 2965人閱讀

摘要:這樣看來,和傳統的線程通信沒什么區別,的強大之處在于它可以為多個線程間建立不同的,下面引入中的一段代碼,加以說明。

接近一周沒更新《Java線程》專欄了,主要是這周工作上比較忙,生活上也比較忙,呵呵,進入正題,上一篇講述了并發包下的Lock,Lock可以更好的解決線程同步問題,使之更面向對象,并且ReadWriteLock在處理同步時更強大,那么同樣,線程間僅僅互斥是不夠的,還需要通信,本篇的內容是基于上篇之上,使用Lock如何處理線程通信。

那么引入本篇的主角,Condition,Condition 將 Object 監視器方法(wait、notify 和 notifyAll)分解成截然不同的對象,以便通過將這些對象與任意 Lock 實現組合使用,為每個對象提供多個等待 set (wait-set)。其中,Lock 替代了 synchronized 方法和語句的使用,Condition 替代了 Object 監視器方法的使用。下面將之前寫過的一個線程通信的例子替換成用Condition實現(Java線程(三)),代碼如下

    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()替換wait(),用signal()替換notify(),用signalAll()替換notifyAll(),傳統線程的通信方式,Condition都可以實現,這里注意,Condition是被綁定到Lock上的,要創建一個Lock的Condition必須用newCondition()方法。

這樣看來,Condition和傳統的線程通信沒什么區別,Condition的強大之處在于它可以為多個線程間建立不同的Condition,下面引入API中的一段代碼,加以說明。

    class BoundedBuffer {  
       final Lock lock = new ReentrantLock();//鎖對象  
       final Condition notFull  = lock.newCondition();//寫線程條件   
       final Condition notEmpty = lock.newCondition();//讀線程條件   
      
       final Object[] items = new Object[100];//緩存隊列  
       int putptr/*寫索引*/, takeptr/*讀索引*/, count/*隊列中存在的數據個數*/;  
      
       public void put(Object x) throws InterruptedException {  
         lock.lock();  
         try {  
           while (count == items.length)//如果隊列滿了   
             notFull.await();//阻塞寫線程  
           items[putptr] = x;//賦值   
           if (++putptr == items.length) putptr = 0;//如果寫索引寫到隊列的最后一個位置了,那么置為0  
           ++count;//個數++  
           notEmpty.signal();//喚醒讀線程  
         } finally {  
           lock.unlock();  
         }  
       }  
      
       public Object take() throws InterruptedException {  
         lock.lock();  
         try {  
           while (count == 0)//如果隊列為空  
             notEmpty.await();//阻塞讀線程  
           Object x = items[takeptr];//取值   
           if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;//如果讀索引讀到隊列的最后一個位置了,那么置為0  
           --count;//個數--  
           notFull.signal();//喚醒寫線程  
           return x;  
         } finally {  
           lock.unlock();  
         }  
       }   
     }  

這是一個處于多線程工作環境下的緩存區,緩存區提供了兩個方法,put和take,put是存數據,take是取數據,內部有個緩存隊列,具體變量和方法說明見代碼,這個緩存區類實現的功能:有多個線程往里面存數據和從里面取數據,其緩存隊列(先進先出后進后出)能緩存的最大數值是100,多個線程間是互斥的,當緩存隊列中存儲的值達到100時,將寫線程阻塞,并喚醒讀線程,當緩存隊列中存儲的值為0時,將讀線程阻塞,并喚醒寫線程,這也是ArrayBlockingQueue的內部實現。下面分析一下代碼的執行過程:

    1. 一個寫線程執行,調用put方法;

    2. 判斷count是否為100,顯然沒有100;

    3. 繼續執行,存入值;

    4. 判斷當前寫入的索引位置++后,是否和100相等,相等將寫入索引值變為0,并將count+1;

    5. 僅喚醒讀線程阻塞隊列中的一個;

    6. 一個讀線程執行,調用take方法;

    7. ……

    8. 僅喚醒寫線程阻塞隊列中的一個。

這就是多個Condition的強大之處,假設緩存隊列中已經存滿,那么阻塞的肯定是寫線程,喚醒的肯定是讀線程,相反,阻塞的肯定是讀線程,喚醒的肯定是寫線程,那么假設只有一個Condition會有什么效果呢,緩存隊列中已經存滿,這個Lock不知道喚醒的是讀線程還是寫線程了,如果喚醒的是讀線程,皆大歡喜,如果喚醒的是寫線程,那么線程剛被喚醒,又被阻塞了,這時又去喚醒,這樣就浪費了很多時間。

[摘自高爽|Coder] 原創地址:http://blog.csdn.net/ghsau/ar...

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