java并发控制：ReentrantLock Condition使用详解

我们通过一个实际的例子来解释Condition的用法：

我们要打印1到9这9个数字，由A线程先打印1，2，3，然后由B线程打印4,5,6，然后再由A线程打印7，8，9. 这道题有很多种解法，现在我们使用Condition来做这道题（使用Object的wait，notify方法的解法在这里）。

package cn.outofmemory.locks;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class App {
    static class NumberWrapper {
        public int value = 1;
    }

    public static void main(String[] args) {
        //初始化可重入锁
        final Lock lock = new ReentrantLock();
        
        //第一个条件当屏幕上输出到3
        final Condition reachThreeCondition = lock.newCondition();
        //第二个条件当屏幕上输出到6
        final Condition reachSixCondition = lock.newCondition();
        
        //NumberWrapper只是为了封装一个数字，一边可以将数字对象共享，并可以设置为final
        //注意这里不要用Integer, Integer 是不可变对象
        final NumberWrapper num = new NumberWrapper();
        //初始化A线程
        Thread threadA = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //需要先获得锁
                lock.lock();
                try {
                    System.out.println("threadA start write");
                    //A线程先输出前3个数
                    while (num.value <= 3) {
                        System.out.println(num.value);
                        num.value++;
                    }
                    //输出到3时要signal，告诉B线程可以开始了
                    reachThreeCondition.signal();
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
                lock.lock();
                try {
                    //等待输出6的条件
                    reachSixCondition.await();
                    System.out.println("threadA start write");
                    //输出剩余数字
                    while (num.value <= 9) {
                        System.out.println(num.value);
                        num.value++;
                    }

                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }

        });


        Thread threadB = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    lock.lock();
                    
                    while (num.value <= 3) {
                        //等待3输出完毕的信号
                        reachThreeCondition.await();
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
                try {
                    lock.lock();
                    //已经收到信号，开始输出4，5，6
                    System.out.println("threadB start write");
                    while (num.value <= 6) {
                        System.out.println(num.value);
                        num.value++;
                    }
                    //4，5，6输出完毕，告诉A线程6输出完了
                    reachSixCondition.signal();
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }

        });


        //启动两个线程
        threadB.start();
        threadA.start();
    }
}

上述代码中有完整的注释，请参考注释，理解Condition的用法。

基本思路就是首先要A线程先写1，2，3，这时候B线程应该等待reachThredCondition信号，而当A线程写完3之后就通过signal告诉B线程“我写到3了，该你了”，这时候A线程要等嗲reachSixCondition信号，同时B线程得到通知，开始写4，5，6，写完4，5，6之后B线程通知A线程reachSixCondition条件成立了，这时候A线程就开始写剩下的7，8，9了。

为了更好的理解Condition的用法，我们再看下java官方提供的例子：

package locks;




import java.util.Random;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;




public class AppOfficial {

    /**
     * BoundedBuffer 是一个定长100的集合，当集合中没有元素时，take方法需要等待，直到有元素时才返回元素
     * 当其中的元素数达到最大值时，要等待直到元素被take之后才执行put的操作
     * @author yukaizhao
     *
     */
    static class BoundedBuffer {
        final Lock lock = new ReentrantLock();
        final Condition notFull = lock.newCondition();
        final Condition notEmpty = lock.newCondition();

        final Object[] items = new Object[100];
        int putptr, takeptr, count;

        public void put(Object x) throws InterruptedException {
            System .out.println("put wait lock");
            lock.lock();
            System.out.println("put get lock");
            try {
                while (count == items.length) {
                    System.out.println("buffer full, please wait");
                    notFull.await();
                }
                    
                items[putptr] = x;
                if (++putptr == items.length)
                    putptr = 0;
                ++count;
                notEmpty.signal();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }




        public Object take() throws InterruptedException {
            System.out.println("take wait lock");
            lock.lock();
            System.out.println("take get lock");
            try {
                while (count == 0) {
                    System.out.println("no elements, please wait");
                    notEmpty.await();
                }
                Object x = items[takeptr];
                if (++takeptr == items.length)
                    takeptr = 0;
                --count;
                notFull.signal();
                return x;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        final BoundedBuffer boundedBuffer = new BoundedBuffer();
        
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("t1 run");
                for (int i=0;i<1000;i++) {
                    try {
                        System.out.println("putting..");
                        boundedBuffer.put(Integer.valueOf(i));
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
            
        }) ;
        
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i=0;i<1000;i++) {
                    try {
                        Object val = boundedBuffer.take();
                        System.out.println(val);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
            
        }) ;
        
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

这个示例中BoundedBuffer是一个固定长度的集合，这个在其put操作时，如果发现长度已经达到最大长度，那么会等待notFull信号，如果得到notFull信号会像集合中添加元素，并发出notEmpty的信号，而在其take方法中如果发现集合长度为空，那么会等待notEmpty的信号，同时如果拿到一个元素，那么会发出notFull的信号。