【Java】并发之锁与条件

讨论锁机制，少不了“生产者-消费者”这个经典场景。

多线程中，为什么需要锁？因为多个线程同时访问同一个资源，会出现同时修改的问题。所以，得加一把锁，A线程开始访问该资源时，锁上，此时，B线程就得等待于门外；当A线程访问完毕，解锁，即开门了，B线程才得以进入。

在Java中，可以定义一个Object类型的锁对象，通过synchronized关键词实现线程锁的作用。Java5开始，提供ReentrantLock这个类，锁上通过lock()方法，解锁通过unlock()方法，可取代synchronized用法。代码如下：

class Factory {private int count = 0;//存货数量private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();/** * 生产1个产品 */public void produce() {lock.lock();try {System.out.println("生产1个，现有 : " + (++count));} finally {lock.unlock();}}/** * 卖出1个产品 */public void consume() {lock.lock();try {System.out.println("卖出1个，现有 : " + (--count));} finally {lock.unlock();}}}

构造1000个线程执行上例中的produce()方法和，1000个线程执行consume()方法，即模拟现实中生产1000个产品，卖出1000个产品，最终的结果，会剩下0个。因为我们加了同步锁控制。如果没有加锁的话，由于produce()方法和consume()方法同时竞争资源（本例中的“资源”为存货个数count），发生混乱，最终打印的结果很可能不是为0。

通过打印的结果，我们发觉，打印存货个数时，可能为负数，这是与现实不符合的。因为，在consume()方法中可能没有产品可卖了，即现实中的产品供不应求的意思。但程序不解理啊，需要存货个数为0，但程序仍让它卖出，继续减1操作，就成了负数了。

为避免这种现象，就设立一个“有货可卖”的条件，满足这个条件，才允许卖出产品，否则，就得等待，直到生产方有生产出产品为止。

而现实中又有另一需要，工作不敢无限量地生产产品，担心卖不出去，所以，得控制存货的数量，例如：最多存货100个。

Java并发API中，使用了Condition类来实现线程之间的协作控制，我们修改上面的程序如下：

class Factory {private int count = 0; // 存货数量private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();private Condition notEmptyCondition = lock.newCondition(); // “有货可卖”条件private Condition notFullCondition = lock.newCondition(); // “允许生产”条件/** * 生产1个产品 */public void produce() {lock.lock();try {while (count == 100) {// 封顶了，暂时不能继续生产，线程我阻塞中，等待卖出产品然后通知我继续生产产品（即继续执行下面的代码）notFullCondition.await();}++count; // 生产1个产品System.out.println("生产1个，共有 : " + count);// 新生产了1个产品，“有货可卖”条件加1，通知受困于notEmptyCondition.await()的线程可以销售1个产品了notEmptyCondition.signal();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}/** * 卖出1个产品 */public void consume() {lock.lock();try {while (count == 0) {// 库空了，暂时不能继续销售，线程我阻塞中，等待生产出产品然后通知我继续销售产品（即执行下面的代码）notEmptyCondition.await();}--count; // 卖出1个产品System.out.println("卖出1个，剩下 : " + count);// 新卖出了1个产品，“允许生产”条件加1，通知受困于notFullCondition.await()的线程可以生产1个产品了notFullCondition.signal();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}}

这样理解，Condition对象内有一记数器，每调用一次await()方法，就会记录有1个线程阻塞在这里，等待其他的线程调用1次signal()方法，以唤醒这个线程可以继续执行await()后面的代码了。

另外，区别一下signal()和signalAll()方法。signal()只能唤醒1个阻塞在await()处的线程；而signalAll()可唤醒所有阻塞在await()处的线程。

理解Java多线程的锁和条件的用法，对掌握并发集合类（如ConcurrentHashMap, ArrayBlockQueue等）有很大的好处。

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