Java并发编程系列之十七：Condition接口

通过前面的文章，我们知道任何一个Java对象，都拥有一组监视器方法，主要包括wait()、notify()、notifyAll()方法，这些方法与synchronized关键字配合使用可以实现等待/通知机制。而且前面我们已经使用这种方式实现了生产者-消费者模式。类似地，Condition接口也提供类似的Object的监视器的方法，主要包括await()、signal()、signalAll()方法，这些方法与Lock锁配合使用也可以实现等待/通知机制。

相比Object实现的监视器方法，Condition接口的监视器方法具有一些Object所没有的特性：

1. Condition接口可以支持多个等待队列，在前面已经提到一个Lock实例可以绑定多个Condition，所以自然可以支持多个等待队列了
2. Condition接口支持响应中断，前面已经提到过
3. Condition接口支持当前线程释放锁并进入等待状态到将来的某个时间，也就是支持定时功能

使用Condition接口配合Lock锁的使用实例如下：

    Lock lock = new ReentrantLock();
    Condition condition = lock.newCondition();

    public void conditionWait() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            //....
            condition.await();
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void conditionSignal(){
        lock.lock();
        try {
            //...
            condition.signal();
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }

一般而言，都会将Condition变量作为成员变量。当调用await方法后，当前线程会释放锁并进入Condition变量的等待队列，而其他线程调用signal方法后，通知正在Condition变量等待队列的线程从await方法返回，并且在返回前已经获得了锁。

现在我们已经知道了如何配合Condition和Lock锁实现等待/通知机制，那么我们使用这种方式实现生产者-消费者模式：

package com.rhwayfun.concurrency.r0405;

import java.text.DateFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/** * Created by rhwayfun on 16-4-5. */
public class ConditionProducerConsumerDemo {

    //日期格式器
    private static DateFormat format = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");

    static class Info{
        //作者
        private String author;
        //标题
        private String title;
        //是否开始生产的标志
        private boolean produce = true;
        //Lock锁
        private Lock lock = new ReentrantLock();
        //Condition变量
        private Condition condition = lock.newCondition();

        public Info(){}

        public Info(String author, String title) {
            this.author = author;
            this.title = title;
        }

        public String getAuthor() {
            return author;
        }

        public void setAuthor(String author) {
            this.author = author;
        }

        public String getTitle() {
            return title;
        }

        public void setTitle(String title) {
            this.title = title;
        }

        /** * 生产者执行的生产方法 * @param author * @param title * @throws InterruptedException */
        public void set(String author,String title) throws InterruptedException {
            lock.lock();
            try {
                //没有开始生产就等待
                while (!produce){
                    condition.await();
                }
                //如果已经开始生产
                this.setAuthor(author);
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                this.setTitle(title);
                //表示已经停止了生产可以取数据了
                produce = false;
                //通知消费者
                condition.signal();
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        }

        /** * 消费者执行的消费方法 * @throws InterruptedException */
        public void get() throws InterruptedException {
            lock.lockInterruptibly();
            try {
                //如果已经开始生产就等待
                while (produce){
                    condition.await();
                }
                //如果没有在生产就就可以取数据
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + this.getAuthor()
                        + "=" + this.getTitle() + " at "
                        + format.format(new Date()));
                //表示我已经取了数据，生产者可以继续生产
                produce = true;
                //通知生产者
                condition.signal();
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }

    static class Producer implements Runnable{

        private Info info;

        public Producer(Info info) {
            this.info = info;
        }

        public void run() {
            boolean flag = true;
            for (int i = 0; i < 5; i++){
                if (flag){
                    try {
                        info.set("authorA","titleA");
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + info.getAuthor() + "="
                                + info.getTitle() + " at " + format.format(new Date()));
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    flag = false;
                }else {
                    try {
                        info.set("authorB","titleB");
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + info.getAuthor() + "="
                                + info.getTitle() + " at " + format.format(new Date()));
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    flag = true;
                }
            }
        }
    }

    static class Consumer implements Runnable{

        private Info info;

        public Consumer(Info info) {
            this.info = info;
        }

        public void run() {
            for (int i = 0; i < 5; i++){
                try {
                    info.get();
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Info info = new Info();

        Thread producer = new Thread(new Producer(info),"Producer");
        Thread consumer = new Thread(new Consumer(info),"Consumer");

        producer.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        consumer.start();
    }
}

运行结果如下：

与使用Object的监视器方法达到了同样的效果，也许看不出Condition配合Lock锁的优势何在。但是在复杂多线程的编程中，这种方式可以体现出其优势。所以一般使用的时候仍然是Object的监视器方法居多。