java condition使用及分析

转自：https://blog.****.net/bohu83/article/details/51098106

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
package thread;  
  
import java.util.concurrent.locks.Condition;  
import java.util.concurrent.locks.Lock;  
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;  
/** 
 *  
 * @author zhangliang 
 * 
 * 2016年4月8日 下午5:48:54 
 */  
public class ConTest {  
      
     final Lock lock = new ReentrantLock();  
     final Condition condition = lock.newCondition();  
  
    public static void main(String[] args) {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        ConTest test = new ConTest();  
        Producer producer = test.new Producer();  
        Consumer consumer = test.new Consumer();  
                
          
        consumer.start();   
        producer.start();  
    }  
      
     class Consumer extends Thread{  
           
            @Override  
            public void run() {  
                consume();  
            }  
                
            private void consume() {  
                               
                    try {  
                           lock.lock();  
                        System.out.println("我在等一个新信号"+this.currentThread().getName());  
                        condition.await();  
                          
                    } catch (InterruptedException e) {  
                        // TODO Auto-generated catch block  
                        e.printStackTrace();  
                    } finally{  
                        System.out.println("拿到一个信号"+this.currentThread().getName());  
                        lock.unlock();  
                    }  
                  
            }  
        }  
       
     class Producer extends Thread{  
           
            @Override  
            public void run() {  
                produce();  
            }  
                
            private void produce() {                   
                    try {  
                           lock.lock();  
                           System.out.println("我拿到锁"+this.currentThread().getName());  
                            condition.signalAll();                             
                        System.out.println("我发出了一个信号："+this.currentThread().getName());  
                    } finally{  
                        lock.unlock();  
                    }  
                }  
     }  
          
}  

运行结果：

java condition使用及分析

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
package thread;  
  
import java.util.PriorityQueue;  
import java.util.concurrent.locks.Condition;  
import java.util.concurrent.locks.Lock;  
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;  
  
public class ConTest2 {  
        private int queueSize = 10;  
        private PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<Integer>(queueSize);  
        private Lock lock = new ReentrantLock();  
        private Condition notFull = lock.newCondition();  
        private Condition notEmpty = lock.newCondition();  
           
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException  {  
            ConTest2 test = new ConTest2();  
            Producer producer = test.new Producer();  
            Consumer consumer = test.new Consumer();                
            producer.start();  
            consumer.start();  
            Thread.sleep(0);  
            producer.interrupt();  
            consumer.interrupt();  
        }  
            
        class Consumer extends Thread{              
            @Override  
            public void run() {  
                consume();  
            }  
            volatile boolean flag=true;    
            private void consume() {  
                while(flag){  
                    lock.lock();  
                    try {  
                        while(queue.isEmpty()){  
                            try {  
                                System.out.println("队列空，等待数据");  
                                notEmpty.await();  
                            } catch (InterruptedException e) {                              
                                flag =false;  
                            }  
                        }  
                        queue.poll();                //每次移走队首元素  
                        notFull.signal();  
                        System.out.println("从队列取走一个元素，队列剩余"+queue.size()+"个元素");  
                    } finally{  
                        lock.unlock();  
                    }  
                }  
            }  
        }  
            
        class Producer extends Thread{              
            @Override  
            public void run() {  
                produce();  
            }  
            volatile boolean flag=true;    
            private void produce() {  
                while(flag){  
                    lock.lock();  
                    try {  
                        while(queue.size() == queueSize){  
                            try {  
                                System.out.println("队列满，等待有空余空间");  
                                notFull.await();  
                            } catch (InterruptedException e) {  
                                  
                                flag =false;  
                            }  
                        }  
                        queue.offer(1);        //每次插入一个元素  
                        notEmpty.signal();  
                        System.out.println("向队列取中插入一个元素，队列剩余空间："+(queueSize-queue.size()));  
                    } finally{  
                        lock.unlock();  
                    }  
                }  
            }  
        }  
    }  

运行结果如下：

java condition使用及分析

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

[java]view plain copy
public abstract class AbstractQueuedLongSynchronizer  
    extends AbstractOwnableSynchronizer  
    implements java.io.Serializable {  

[java]view plain copy
<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>  

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
public Condition newCondition() {  
    return sync.newCondition();  
}  

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。

java condition使用及分析

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：

java condition使用及分析

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
final void lock() {  
           if (compareAndSetState(0, 1))  
               setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());  
           else  
               acquire(1);  
       }  

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

本文先整理到这里吧。

后记：

梳理本文的过程比较痛苦，为什么呢？因为我没有吃透这一块，发现牵扯的很多，脑子很乱，有广度又有深度，感觉没法梳理，决定一点一点去啃，从浅入深的去梳理，从锁，同步，阻塞队列，并发容器开始，到依赖的底层aqs\原子变量，再到更底层的volatile、cas。其中aqs是其中的关键，很多j.u.c的包是围绕它实现的。目标就是会用，熟悉原理，读懂源码，写出demo，关键地方梳理出流程图，加油！

参考：

http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920385.html

http://ifeve.com/understand-condition/

http://ifeve.com/java-special-troops-aqs/

java condition使用及分析

转自：https://blog.****.net/bohu83/article/details/51098106

condition 介绍及demo

Condition实现生产者、消费者模式：

condition实现分析：

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