Java并发编程实战--显式的Condition对象

     正如Lock是一种广义的内置锁，Condition也是一种广义的内置条件队列。

public interface Condition {
    void await() throws InterruptedException;
    boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    //参数nanosTimeout为最长等待时间，单位为纳秒；如果超时，则返回一个小于或等于 0 的值，
    //否则返回此方法返回时所剩余时间的估计值，该值绝对小于 nanosTimeout 参数，
    //可以用此值来确定在等待返回但等待条件再次被打破的情况下，再次等待的时间，总共等待的时间绝对不超过nanosTimeout
    //（如果条件再次被打破时再等待nanosTimeout，则不需要使用此方法，直接使用await即可）
    long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException;
    //免中断等待：如果等待的线程被中断，condition.await方法将抛出一个InterruptedException异常。
    //如果你希望在出现这种情况时线程能够继续等待（等待条件满足。似乎不太合理），
    //那么可以使用condition.awaitUninterruptibly方法来代替await。
    void awaitUninterruptibly();
    boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException;

    void signal();
    void signalAll();
}

     内置的条件队列存在一些缺陷。每个内置锁都只能有一个相关联的条件队列，因而在像BoundedBuffer这种类中:

@ThreadSafe
public abstract class BaseBoundedBuffer  {
    @GuardedBy("this") private final V[] buf;
    @GuardedBy("this") private int tail;
    @GuardedBy("this") private int head;
    @GuardedBy("this") private int count;

    protected BaseBoundedBuffer(int capacity) {
        this.buf = (V[]) new Object[capacity];
    }

    protected synchronized final void doPut(V v) {
        buf[tail] = v;
        if (++tail == buf.length)
            tail = 0;
        ++count;
    }

    protected synchronized final V doTake() {
        V v = buf[head];
        buf[head] = null;
        if (++head == buf.length)
            head = 0;
        --count;
        return v;
    }

    public synchronized final boolean isFull() {
        return count == buf.length;
    }

    public synchronized final boolean isEmpty() {
        return count == 0;
    }
}

@ThreadSafe
    public class BoundedBuffer  extends BaseBoundedBuffer {
    // CONDITION PREDICATE: not-full (!isFull())
    // CONDITION PREDICATE: not-empty (!isEmpty())
    public BoundedBuffer() {
        this(100);
    }

    public BoundedBuffer(int size) {
        super(size);
    }

    // BLOCKS-UNTIL: not-full
    public synchronized void put(V v) throws InterruptedException {
        while (isFull())
            wait();
        doPut(v);
        notifyAll();
    }

    // BLOCKS-UNTIL: not-empty
    public synchronized V take() throws InterruptedException {
        while (isEmpty())
            wait();
        V v = doTake();
        notifyAll();
        return v;
    }

    // BLOCKS-UNTIL: not-full
    // Alternate form of put() using conditional notification
    public synchronized void alternatePut(V v) throws InterruptedException {
        while (isFull())
            wait();
        boolean wasEmpty = isEmpty();
        doPut(v);
        if (wasEmpty)
            notifyAll();
    }
}

     多个线程可能在同一条件队列上等待不同的条件谓词，并且在最常见的加锁模式下公开条件队列对象。这些因素都使得无法满足在调用notifyAll时所有等待线程为同一类型的需求。如果想编写一个带有多个条件谓词的并发对象，或者想获得除了条件队列可见性之外的更多控制权，就可以使用显式的Lock和Condition而不是内置锁和条件队列，这是一种更灵活的选择。

     一个Condition和一个Lock关联在一起，就像一个条件队列和一个内置锁相关联一样。要创建一个Condition，可以在相关联的Lock上调用Lock.newCondition方法。正如Lock比内置加锁提供了更为丰富的功能，Condition同样比内置条件队列提供了更丰富的功能：在每个锁上可存在多个等待、条件等待可以是可中断的或不可中断的、基于时限的等待，以及公平的或非公平的队列操作。

     与内置条件队列不同的是，对于每个Lock，可以有任意数量的Condition对象。Condition对象继承了相关的Lock对象的公平性，对于公平的锁，线程会依照FIFO顺序从Condition.await中释放。

特别注意：在Condition对象中，与wait、notify和notifyAll方法对应的分别是await、signal和signalAll。但是，Condition对Object进行了扩展，因而它也包含了wait和notify方法。一定要确保使用正确的版本——await和signal。

package net.jcip.examples;

import java.util.concurrent.locks.*;

import net.jcip.annotations.*;

/**
 * ConditionBoundedBuffer
 * 

 * Bounded buffer using explicit condition variables
 *
 * @author Brian Goetz and Tim Peierls
 */

@ThreadSafe
public class ConditionBoundedBuffer  {
    protected final Lock lock = new ReentrantLock();
    // CONDITION PREDICATE: notFull (count < items.length)
    private final Condition notFull = lock.newCondition();
    // CONDITION PREDICATE: notEmpty (count > 0)
    private final Condition notEmpty = lock.newCondition();
    private static final int BUFFER_SIZE = 100;
    @GuardedBy("lock") private final T[] items = (T[]) new Object[BUFFER_SIZE];
    @GuardedBy("lock") private int tail, head, count;

    // BLOCKS-UNTIL: notFull
    public void put(T x) throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (count == items.length)
                notFull.await();
            items[tail] = x;
            if (++tail == items.length)
                tail = 0;
            ++count;
            notEmpty.signal();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    // BLOCKS-UNTIL: notEmpty
    public T take() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (count == 0)
                notEmpty.await();
            T x = items[head];
            items[head] = null;
            if (++head == items.length)
                head = 0;
            --count;
            notFull.signal();
            return x;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

     ConditionBoundedBuffer与BoundedBuffer行为相同，但他对于条件队列的使用，更容易理解–在分析使用多个Condition的类时，比分析一个使用单一内部队列加多个条件谓词的类简单得多。**通过将两个条件谓词分开并放到两个等待线程集，Condition使其更容易满足单次通知的需求。**signal比signalAll更高效，它能极大地减少在每次缓存操作中发生的上下文切换与锁请求的次数。

     与内置锁和条件队列一样，当使用显式的Lock和Condition时，也必须满足锁、条件谓词和条件变量之间的三元关系。在条件谓词中包含的变量必须由Lock来保护，并且在检查条件谓词以及调用await和signal时，必须持有Lock对象。

     在使用显式地Condition和内置条件队列之间进行选择时，与在ReentrantLock和synchronized之间进行选择是一样的：如果需要一些高级功能，例如使用公平的队列操作或者在每个锁上对应多个等待线程集，那么应该优先使用Condition而不是内置的条件队列。（如果需要ReentrantLock的高级功能，并且已经使用了它，那么就已经做出了选择。）

lock：需要显示指定起始位置和终止位置。一般使用ReentrantLock类做为锁，多个线程中必须要使用一个ReentrantLock类做为对象才能保证锁的生效。

Java并发编程实战pdf及案例源码下载：
http://download.csdn.net/detail/xunzaosiyecao/9851028

作者：jiankunking 出处：http://blog.csdn.net/jiankunking