学习使用Lock+Conditionk编写三个经典多线程例子

前言

在jdk5之后的高级并发包里面Lock接口可以替换原来jvm内置的锁synchronized关键字，同理使用Condition接口的await，signal，signalAll方法分别可以替换原来的协作方式wait，notify，notifyAll。

关于Condition接口

相比原来的Object提供的协作方式，新的Condition接口则是更加以面相对象的方式展现，它跟Lock接口绑定，新的定义可以在一个锁上声明多个条件量，它的一个模板写法如下：

private Lock lock=new ReentrantLock();

    Condition full=lock.newCondition();

    Condition empty=lock.newCondition();

相比原来的wait，notify，notifyAll方法，Condition接口还提供了额外的两个功能：

boolean awaitUntil(Date deadline)
 void awaitUninterruptibly()

第一个是提供了可以wait到具体某一个时间后，自动唤醒自己。

第二个是提供了wait不可打断的方法。

另外一个与比之前协作强大的地方，就是同一个锁上可以声明多个独立的条件量，举个例子之前的生产者消费者协作模式，生产者和消费者共用一个信号量的问题是，执行notify方法默认是随机唤醒一个线程，如果生产者和消费者共享一个信号量，那么底层相当于维护一个wait队列，那么消费者唤醒生产者线程的时候，有可能还是唤醒的消费者线程，所以这一点相当于是不可控的，粒度太粗，所以Condition接口就是为解决这个问题出现的，允许我们在一个锁对象上声明多个信号量，分别维护不同的等待队列，这样以来，如果 需要唤醒生产者线程，那么直接使用其对应的信号量即可，这样以来就能保证唤醒的一定是生产者线程。

例子一（多线程卖票）

功能点分析：

使用Lock接口实现模拟火车站多个窗口卖票的功能，这里票是共享资源，同一张票只能有一个线程可以卖出，如果票卖完就告诉用户无票。此外为了避免某一个线程卖的太快，把所有的票都垄断，导致有的窗口可能永远也卖不了票，所以这里需要注意合理的控制cpu资源，不能让一个线程一直抢用。

4个线程（窗口）卖10张票的结果输出如下：

窗口1 卖出了票id=10
窗口2 卖出了票id=9
窗口4 卖出了票id=8
窗口3 卖出了票id=7
窗口1 卖出了票id=6
窗口1 卖出了票id=5
窗口2 卖出了票id=4
窗口4 卖出了票id=3
窗口3 卖出了票id=2
窗口1 卖出了票id=1
窗口3 票已经售完，谢谢光临！
窗口2 票已经售完，谢谢光临！
窗口4 票已经售完，谢谢光临！
窗口1 票已经售完，谢谢光临！

例子二（模拟生产者消费者）

功能点分析：

这里面有2个线程，一个生产者一个消费者，这里假设队列大小是10，如果队列满了，生产者就要等待消费者消费，如果队列空了，那么消费者就要等待生产，这里面也可以控制生产和消费的速度：

生产者放入一条数据：87
生产者放入一条数据：51
生产者放入一条数据：86
生产者放入一条数据：94
生产者放入一条数据：71
生产者放入一条数据：8
生产者放入一条数据：10
生产者放入一条数据：57
生产者放入一条数据：72
生产者放入一条数据：61
Thread-0 队列满了，生产者开始阻塞 
消费者消费一条数据：87
消费者消费一条数据：51
消费者消费一条数据：86
消费者消费一条数据：94
消费者消费一条数据：71

例子三（两个线程交替打印奇数和偶数）

功能点分析：

这里面需要一个数字累加器，如果+1后是奇数那么奇数就应该打印数据，同时偶数线程阻塞，当奇数打印完毕后，要+1更新奇数器，同时唤醒偶数线程，偶数的逻辑与奇数线程类似，如果是偶数就打印，否则就进入等待状态，同时+1更新计数器，然后唤醒奇数线程。

even偶数线程阻塞
odd线程 打印 1
odd奇数线程阻塞
even线程 打印 2
even偶数线程阻塞
odd线程 打印 3
odd奇数线程阻塞
even线程 打印 4
even偶数线程阻塞
odd线程 打印 5
odd奇数线程阻塞
even线程 打印 6
even偶数线程阻塞
odd线程 打印 7
odd奇数线程阻塞
even线程 打印 8

总结

本文主要了在Lock接口里面的条件量的使用以及它与jdk5之前的线程协作方式相比的优点，同时本文又给出了是三个在线程里面经典的例子运行结果的输出，这里由于篇幅原因代码不再贴出，感兴趣的朋友可以到我的github上下载完整例子代码。

github地址：

https://github.com/qindongliang/Java-Note