7.Condition 控制线程通信

Condition

Condition 接口描述了可能会与锁有关联的条件变量。这些变量在用法上与使用 Object.wait 访问的隐式监视器类似，但提供了更强大的功能。需要特别指出的是，单个 Lock 可能与多个 Condition 对象关联。为了避免兼容性问题，Condition 方法的名称与对应的 Object 版本中的不同。
在 Condition 对象中，与 wait、notify 和 notifyAll 方法对应的分别是 await、signal 和 signalAll。
Condition 实例实质上被绑定到一个锁上。要为特定 Lock 实例获得 Condition 实例，请使用其 newCondition() 方法。

代码示例：

这里采用生产者-消费者模式。

public class Test1 {

    public static void main(String[] args) {
        Clerk clerk = new Clerk();

        Productor pro = new Productor(clerk);
        Consumer cus = new Consumer(clerk);

        new Thread(pro, "生产者 A").start();
        new Thread(cus, "消费者 B").start();
    }
}

//店员
class Clerk {
    private int product = 0;

    //进货
    public synchronized void get() {
        if (product >= 10) {
            System.out.println("产品已满！");
        }else{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + ++product);
        }
    }

    //卖货
    public synchronized void sale() {
        if (product <= 0) {
            System.out.println("缺货！");
        }else{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + --product);
        }
    }
}

//生产者
class Productor implements Runnable {
    private Clerk clerk;

    public Productor(Clerk clerk) {
        this.clerk = clerk;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            clerk.get();
        }
    }
}

输出：

缺货！
生产者 A : 1
生产者 A : 2
生产者 A : 3
生产者 A : 4
生产者 A : 5
生产者 A : 6
生产者 A : 7
生产者 A : 8
生产者 A : 9
生产者 A : 10
产品已满！
产品已满！
产品已满！
产品已满！
产品已满！
产品已满！
产品已满！
产品已满！
产品已满！
产品已满！
消费者 B : 9
消费者 B : 8
消费者 B : 7
消费者 B : 6
消费者 B : 5
消费者 B : 4
消费者 B : 3
消费者 B : 2
消费者 B : 1
消费者 B : 0
缺货！
缺货！
缺货！
缺货！
缺货！
缺货！
缺货！
缺货！

出现的问题：

生产者和消费者没有唤醒机制

生产者发现没产品会不断的生产
消费者发现没有产品还会继续消费

改进：

public class Test2 {

    public static void main(String[] args) {
        Clerk clerk = new Clerk();

        Productor pro = new Productor(clerk);
        Consumer cus = new Consumer(clerk);

        new Thread(pro, "生产者 A").start();
        new Thread(cus, "消费者 B").start();
    }
}

//店员
class Clerk {
    private int product = 0;

    //进货
    public synchronized void get() {
        if (product >= 10) {
            System.out.println("产品已满！");
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }else{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + ++product);
            this.notifyAll();
        }
    }

    //卖货
    public synchronized void sale() {
        if (product <= 0) {
            System.out.println("缺货！");
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }else{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + --product);
            this.notifyAll();
        }
    }
}

//生产者
class Productor implements Runnable {
    private Clerk clerk;

    public Productor(Clerk clerk) {
        this.clerk = clerk;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            clerk.get();
        }
    }
}

//消费者
class Consumer implements Runnable {
    private Clerk clerk;

    public Consumer(Clerk clerk) {
        this.clerk = clerk;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            clerk.sale();
        }
    }
}

输出：

缺货！
生产者 A : 1
生产者 A : 2
生产者 A : 3
生产者 A : 4
生产者 A : 5
生产者 A : 6
生产者 A : 7
生产者 A : 8
生产者 A : 9
生产者 A : 10
产品已满！
消费者 B : 9
消费者 B : 8
消费者 B : 7
消费者 B : 6
消费者 B : 5
消费者 B : 4
消费者 B : 3
消费者 B : 2
消费者 B : 1
消费者 B : 0
缺货！
生产者 A : 1
生产者 A : 2
生产者 A : 3
生产者 A : 4
生产者 A : 5
生产者 A : 6
生产者 A : 7
生产者 A : 8
生产者 A : 9
消费者 B : 8
消费者 B : 7
消费者 B : 6
消费者 B : 5
消费者 B : 4
消费者 B : 3
消费者 B : 2
消费者 B : 1

可以解决 test1 的问题，但是将 get() 方法中的 10 改为 1 ，

//进货
    public synchronized void get() {
        if (product >= 1) { // 10 -> 1 
            System.out.println("产品已满！");
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }else{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + ++product);
            this.notifyAll();
        }
    }

生产者的 run() 方法延时 0.2 秒

@Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
            clerk.get();
        }
    }

出现的问题：

生产者和消费者任务结束，但是线程还在运行，问题在 get() 和 sale() 的 else 段查看 1.gif，生产者处于等待状态，需要线程唤醒他，但是消费者已结束，所以程序一直运行

解决办法：

将 else 移除。

class Clerk {
    private int product = 0;

    //进货
    public synchronized void get() {
        if (product >= 1) { // 1 只卖1 个
            System.out.println("产品已满！");
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + ++product);
        this.notifyAll();
    }

    //卖货
    public synchronized void sale() {
        if (product <= 0) { // 1
            System.out.println("缺货！");
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + --product);
        this.notifyAll();
    }
}

再看上面代码，再增加一个生产者和一个消费者，出现了产品为负数的情况。

原因是：产生了虚假唤醒
解决：将 if 改为 while,即：wait 在 while 中。

public class Test4 {

 public static void main(String[] args) {
        Clerk clerk = new Clerk();

        Productor pro = new Productor(clerk);
        Consumer cus = new Consumer(clerk);

        new Thread(pro, "生产者 A").start();
        new Thread(cus, "消费者 B").start();

        new Thread(pro, "生产者 C").start();
        new Thread(cus, "消费者 D").start();
    }
}

//店员
class Clerk {
    private int product = 0;

    //进货
    public synchronized void get() {
       // 为了避免虚假唤醒，应该总是使用在循环中。
        while (product >= 1) { // 1 只卖1 个
            System.out.println("产品已满！");
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + ++product);
        this.notifyAll();
    }

    //卖货
    public synchronized void sale() {
        while (product <= 0) { // 1
            System.out.println("缺货！");
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + --product);
        this.notifyAll();
    }
}

//生产者
class Productor implements Runnable {
    private Clerk clerk;

    public Productor(Clerk clerk) {
        this.clerk = clerk;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
            clerk.get();
        }
    }
}

//消费者
class Consumer implements Runnable {
    private Clerk clerk;

    public Consumer(Clerk clerk) {
        this.clerk = clerk;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            clerk.sale();
        }
    }
}

文档信息

本文作者：Zhang jinmiao
本文链接：http://zhangjinmiao.github.io/juc/2018/04/06/7.Condition%E6%8E%A7%E5%88%B6%E7%BA%BF%E7%A8%8B%E9%80%9A%E4%BF%A1.html
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