Java多线程之java5并发库

Posted by JackPeng on June 23, 2016

Java5中的并发库

java5中新增的并发api都在concurrent包中,有两个子包:atomic和locks,如图:

image

atomic:原子的意思,表示这个包中的class的api操作都是原子操作,一定程度上可以替代synchronized关键字。Java从JDK1.5开始提供了java.util.concurrent.atomic包,方便程序员在多线程环境下,无锁的进行原子操作。原子变量的底层使用了处理器提供的原子指令,但是不同的CPU架构可能提供的原子指令不一样,也有可能需要某种形式的内部锁,所以该方法不能绝对保证线程不被阻塞。

Atomic包介绍

在Atomic包里一共有12个类,四种原子更新方式,分别是原子更新基本类型,原子更新数组中的基本类型,原子更新引用和原子更新字段。Atomic包里的类基本都是使用Unsafe实现的包装类。

原子更新基本类型类

用于通过原子的方式更新基本类型,Atomic包提供了以下三个类:

AtomicBoolean:原子更新布尔类型。

AtomicInteger:原子更新整型。

AtomicLong:原子更新长整型。

AtomicInteger的常用方法如下:

int addAndGet(int delta) :以原子方式将输入的数值与实例中的值(AtomicInteger里的value)相加,并返回结果

boolean compareAndSet(int expect, int update) :如果输入的数值等于预期值,则以原子方式将该值设置为输入的值。

int getAndIncrement():以原子方式将当前值加1,注意:这里返回的是自增前的值。

void lazySet(int newValue):最终会设置成newValue,使用lazySet设置值后,可能导致其他线程在之后的一小段时间内还是可以读到旧的值。关于该方法的更多信息可以参考并发网翻译的一篇文章《AtomicLong.lazySet是如何工作的?》

int getAndSet(int newValue):以原子方式设置为newValue的值,并返回旧值。

AtomicInteger例子代码如下:

    AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(5);
    atomicInteger.addAndGet(3);//加3
    System.out.println(atomicInteger.getAndIncrement());//加1并返回加1之前的值
    System.out.println(atomicInteger.get());

output:

 8
 9

Note:Atomic包提供了三种基本类型的原子更新,但是Java的基本类型里还有char,float和double等。那么问题来了,如何原子的更新其他的基本类型呢?Atomic包里的类基本都是使用Unsafe实现的,让我们一起看下Unsafe的源码,发现Unsafe只提供了三种CAS方法,compareAndSwapObject,compareAndSwapInt和compareAndSwapLong,再看AtomicBoolean源码,发现其是先把Boolean转换成整型,再使用compareAndSwapInt进行CAS,所以原子更新double也可以用类似的思路来实现。

  /**
 * Atomically sets the value to the given updated value
 * if the current value {@code ==} the expected value.
 *
 * @param expect the expected value
 * @param update the new value
 * @return true if successful. False return indicates that
 * the actual value was not equal to the expected value.
 */
public final boolean compareAndSet(int expect, int update) {
    return unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update);
} 注意这里的current value {@code ==} the expected value指的是原子操作成功,而不是compareAndSet的两个参数相等。

原子更新数组类

通过原子的方式更新数组里的某个元素,Atomic包提供了以下三个类:

AtomicIntegerArray:原子更新整型数组里的元素。

AtomicLongArray:原子更新长整型数组里的元素。

AtomicReferenceArray:原子更新引用类型数组里的元素。

AtomicIntegerArray类主要是提供原子的方式更新数组里的整型,其常用方法如下:

int addAndGet(int i, int delta):以原子方式将输入值与数组中索引i的元素相加。

boolean compareAndSet(int i, int expect, int update):如果当前值等于预期值,则以原子方式将数组位置i的元素设置成update值。

测试代码如下:

    int[] value = new int[]{1, 2};
    AtomicIntegerArray ai = new AtomicIntegerArray(value);
    ai.getAndSet(0,5);
    System.out.println(value[0]);
    System.out.println(ai.get(0));

output:

1

5

AtomicIntegerArray类需要注意的是,数组value通过构造方法传递进去,然后AtomicIntegerArray会将当前数组复制一份,所以当AtomicIntegerArray对内部的数组元素进行修改时,不会影响到传入的数组。

原子更新引用类型

原子更新基本类型的AtomicInteger,只能更新一个变量,如果要原子的更新多个变量,就需要使用这个原子更新引用类型提供的类。Atomic包提供了以下三个类:

AtomicReference:原子更新引用类型。

AtomicReferenceFieldUpdater:原子更新引用类型里的字段。

AtomicMarkableReference:原子更新带有标记位的引用类型。可以原子的更新一个布尔类型的标记位和引用类型。构造方法是AtomicMarkableReference(V initialRef, boolean initialMark).

AtomicReference的使用例子代码如下:

    AtomicReference<User> atomicUserRef = new AtomicReference<User>();
    User user = new User("conan", 15);
    atomicUserRef.set(user);
    User updateUser = new User("Shinichi", 17);
    atomicUserRef.compareAndSet(user, updateUser);
    System.out.println(atomicUserRef.get().getName());
    System.out.println(atomicUserRef.get().getAge());

output:

Shinichi
17

原子更新字段类

如果我们只需要某个类里的某个字段,那么就需要使用原子更新字段类,Atomic包提供了以下三个类:

AtomicIntegerFieldUpdater:原子更新整型的字段的更新器。

AtomicLongFieldUpdater:原子更新长整型字段的更新器。

AtomicStampedReference:原子更新带有版本号的引用类型。该类将整数值与引用关联起来,可用于原子的更数据和数据的版本号,可以解决使用CAS进行原子更新时,可能出现的ABA问题。

原子更新字段类都是抽象类,每次使用都时候必须使用静态方法newUpdater创建一个更新器。原子更新类的字段的必须使用public volatile修饰符。AtomicIntegerFieldUpdater的例子代码如下:

    AtomicReference<User> atomicUserRef = new AtomicReference<User>();
    User user = new User("conan", 15);
    atomicUserRef.set(user);
    User updateUser = new User("Shinichi", 17);
    atomicUserRef.compareAndSet(user, updateUser);
    System.out.println(atomicUserRef.get().getName());
    System.out.println(atomicUserRef.get().getAge());

output:

  10
  
  11

User类如下:

static class User {
    private String name;
    public volatile int age;

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }
}

Locks包介绍

该包下的主要接口有Lock,Condition和ReadWriteLock,也许有朋友会问,既然都可以通过synchronized来实现同步访问了,那么为什么还需要提供Lock?这个问题将在下面进行阐述。本文先从synchronized的缺陷讲起,然后再讲述java.util.concurrent.locks包下常用的有哪些类和接口,最后讨论以下一些关于锁的概念方面的东西

synchronized的缺陷

synchronized是java中的一个关键字,也就是说是Java语言内置的特性。那么为什么会出现Lock呢?

  在上面一篇文章中,我们了解到如果一个代码块被synchronized修饰了,当一个线程获取了对应的锁,并执行该代码块时,其他线程便只能一直等待,等待获取锁的线程释放锁,而这里获取锁的线程释放锁只会有两种情况:

  1)获取锁的线程执行完了该代码块,然后线程释放对锁的占有;

  2)线程执行发生异常,此时JVM会让线程自动释放锁。

  那么如果这个获取锁的线程由于要等待IO或者其他原因(比如调用sleep方法)被阻塞了,但是又没有释放锁,其他线程便只能干巴巴地等待,试想一下,这多么影响程序执行效率。

  因此就需要有一种机制可以不让等待的线程一直无期限地等待下去(比如只等待一定的时间或者能够响应中断),通过Lock就可以办到。

  再举个例子:当有多个线程读写文件时,读操作和写操作会发生冲突现象,写操作和写操作会发生冲突现象,但是读操作和读操作不会发生冲突现象。

  但是采用synchronized关键字来实现同步的话,就会导致一个问题:

  如果多个线程都只是进行读操作,所以当一个线程在进行读操作时,其他线程只能等待无法进行读操作。

  因此就需要一种机制来使得多个线程都只是进行读操作时,线程之间不会发生冲突,通过Lock就可以办到。

  另外,通过Lock可以知道线程有没有成功获取到锁。这个是synchronized无法办到的。

  总结一下,也就是说Lock提供了比synchronized更多的功能。但是要注意以下几点:

  1)Lock不是Java语言内置的,synchronized是Java语言的关键字,因此是内置特性。Lock是一个类,通过这个类可以实现同步访问;

  2)Lock和synchronized有一点非常大的不同,采用synchronized不需要用户去手动释放锁,当synchronized方法或者synchronized代码块执行完之后,系统会自动让线程释放对锁的占用;而Lock则必须要用户去手动释放锁,如果没有主动释放锁,就有可能导致出现死锁现象。

java.util.concurrent.locks包下常用的类

下面我们就来探讨一下java.util.concurrent.locks包中常用的类和接口。

Lock

首先要说明的就是Lock,通过查看Lock的源码可知,Lock是一个接口:

public interface Lock {
void lock();
void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
boolean tryLock();
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
void unlock();
Condition newCondition();
} 

下面来逐个讲述Lock接口中每个方法的使用,lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()是用来获取锁的。unLock()方法是用来释放锁的。newCondition()这个方法暂且不在此讲述,会在后面的线程协作一文中讲述。

Lock中声明了四个方法来获取锁,那么这四个方法有何区别呢?

首先lock()方法是平常使用得最多的一个方法,就是用来获取锁。如果锁已被其他线程获取,则进行等待。

由于在前面讲到如果采用Lock,必须主动去释放锁,并且在发生异常时,不会自动释放锁。因此一般来说,使用Lock必须在try{}catch{}块中进行,并且将释放锁的操作放在finally块中进行,以保证锁一定被被释放,防止死锁的发生。通常使用Lock来进行同步的话,是以下面这种形式去使用的:

Lock lock = ...;
lock.lock();
try{
    //处理任务
}catch(Exception ex){

}finally{
    lock.unlock();   //释放锁
}

tryLock()方法是有返回值的,它表示用来尝试获取锁,如果获取成功,则返回true,如果获取失败(即锁已被其他线程获取),则返回false,也就说这个方法无论如何都会立即返回。在拿不到锁时不会一直在那等待。

tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是类似的,只不过区别在于这个方法在拿不到锁时会等待一定的时间,在时间期限之内如果还拿不到锁,就返回false。如果如果一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁,则返回true。所以,一般情况下通过tryLock来获取锁时是这样使用的:    

  Lock lock = ...;
  if(lock.tryLock()) { 
 
    try{
        //处理任务
    }catch(Exception ex){
            
    }finally{
        lock.unlock();   //释放锁
    }
}else {
    //如果不能获取锁,则直接做其他事情
}        lockInterruptibly()方法比较特殊,当通过这个方法去获取锁时,如果线程正在等待获取锁,则这个线程能够响应中断,即中断线程的等待状态。也就使说,当两个线程同时通过lock.lockInterruptibly()想获取某个锁时,假若此时线程A获取到了锁,而线程B只有在等待,那么对线程B调用threadB.interrupt()方法能够中断线程B的等待过程。

  由于lockInterruptibly()的声明中抛出了异常,所以lock.lockInterruptibly()必须放在try块中或者在调用lockInterruptibly()的方法外声明抛出InterruptedException。

因此lockInterruptibly()一般的使用形式如下:

  public void method() throws InterruptedException {
    lock.lockInterruptibly();
    try {
        //.....
    }
    finally {
        lock.unlock();
    }
}

  
注意,当一个线程获取了锁之后,是不会被interrupt()方法中断的。因为本身在前面的文章中讲过单独调用interrupt()方法不能中断正在运行过程中的线程,只能中断阻塞过程中的线程。

  因此当通过lockInterruptibly()方法获取某个锁时,如果不能获取到,只有进行等待的情况下,是可以响应中断的。

  而用synchronized修饰的话,当一个线程处于等待某个锁的状态,是无法被中断的,只有一直等待下去。  
Lock比传统线程模型中的synchronized方式更加面向对象,与生活中的锁类似,锁本身也应该是一个对象。两个线程执行的代码片段要实现同步互斥的效果,它们必须用同一个Lock对象,他的实现类是ReentrantLock

使用方法类似synchronized,只不过要调用lock和unlock两个方法,实例代码如下:

public class LockTest {

public static void main(String[] args) {
    final Business business = new Business();
    ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        executor.execute(
                new Runnable() {
                    public void run() {
                        business.service();
                    }
                }

        );
    }
    executor.shutdown();
}

private static class Business {
    private int count;
    Lock lock = new ReentrantLock();

    public void service() {
        lock.lock();
        try {
            count++;
            try {
                Thread.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(count);
        } catch (RuntimeException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

}

ReadWriteLock

读写锁:分为读锁和写锁,多个读锁不互斥,读锁与写锁互斥,这是由jvm自己控制的,你只要上好相应的锁即可。如果你的代码只读数据,可以很多人同时读,但不能同时写,那就上读锁;如果你的代码修改数据,只能有一个人在写,且不能同时读取,那就上写锁。总之,读的时候上读锁,写的时候上写锁!

ReadWriteLock也是一个接口,在它里面只定义了两个方法:

public interface ReadWriteLock {
/**
 * Returns the lock used for reading.
 *
 * @return the lock used for reading.
 */
Lock readLock();
 
/**
 * Returns the lock used for writing.
 *
 * @return the lock used for writing.
 */
Lock writeLock();
}   一个用来获取读锁,一个用来获取写锁。也就是说将文件的读写操作分开,分成2个锁来分配给线程,从而使得多个线程可以同时进行读操作。下面的ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口。

ReentrantReadWriteLock

ReadWriteLock的实现类,ReentrantReadWriteLock里面提供了很多丰富的方法,不过最主要的有两个方法:readLock()和writeLock()用来获取读锁和写锁。

  下面通过几个例子来看一下ReentrantReadWriteLock具体用法。 假如有多个线程要同时进行读操作的话,先看一下synchronized达到的效果:

  public static void main(String[] args) {

    new Thread() {
        @Override
        public void run() {
            get(Thread.currentThread());
        }
    }.start();
    new Thread() {
        @Override
        public void run() {
            get(Thread.currentThread());
        }
    }.start();

}

private static synchronized void get(Thread thread) {
    long start = System.currentTimeMillis();
    while (System.currentTimeMillis() - start <= 1) {//执行1毫秒读
        System.out.println(thread.getName() + "正在进行读操作");
    }
    System.out.println(thread.getName() + "读操作完毕");

}       output:

    ...
  Thread-0正在进行读操作
  Thread-0正在进行读操作
  Thread-0读操作完毕
  Thread-1正在进行读操作
  Thread-1正在进行读操作
    ...
  Thread-1读操作完毕

直到thread1执行完读操作之后,才会打印thread2执行读操作的信息。 而改成读写锁,两者可以同时进行,get方法代码改为:

private static  void get(Thread thread) {
    reentrantReadWriteLock.readLock().lock();
    try {
        long start = System.currentTimeMillis();
        while (System.currentTimeMillis() - start <= 1) {
            System.out.println(thread.getName() + "正在进行读操作");
        }
        System.out.println(thread.getName() + "读操作完毕");
    } finally {
        reentrantReadWriteLock.readLock().unlock();
    }

output:

 Thread-0正在进行读操作
 Thread-1正在进行读操作
 Thread-0正在进行读操作
 Thread-1正在进行读操作
 Thread-0正在进行读操作  这样就大大提升了读操作的效率。

  不过要注意的是,如果有一个线程已经占用了读锁,则此时其他线程如果要申请写锁,则申请写锁的线程会一直等待释放读锁。

  如果有一个线程已经占用了写锁,则此时其他线程如果申请写锁或者读锁,则申请的线程会一直等待释放写锁。

Lock和synchronized的选择

总结来说,Lock和synchronized有以下几点不同:

  1)Lock是一个接口,而synchronized是Java中的关键字,synchronized是内置的语言实现;

  2)synchronized在发生异常时,会自动释放线程占有的锁,因此不会导致死锁现象发生;而Lock在发生异常时,如果没有主动通过unLock()去释放锁,则很可能造成死锁现象,因此使用Lock时需要在finally块中释放锁;

  3)Lock可以让等待锁的线程响应中断,而synchronized却不行,使用synchronized时,等待的线程会一直等待下去,不能够响应中断;

  4)通过Lock可以知道有没有成功获取锁,而synchronized却无法办到。

  5)Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。

  在性能上来说,如果竞争资源不激烈,两者的性能是差不多的,而当竞争资源非常激烈时(即有大量线程同时竞争),此时Lock的性能要远远优于synchronized。所以说,在具体使用时要根据适当情况选择。   

锁的相关概念介绍

可重入锁

  如果锁具备可重入性,则称作为可重入锁。像synchronized和ReentrantLock都是可重入锁,可重入性在我看来实际上表明了锁的分配机制:基于线程的分配,而不是基于方法调用的分配。举个简单的例子,当一个线程执行到某个synchronized方法时,比如说method1,而在method1中会调用另外一个synchronized方法method2,此时线程不必重新去申请锁,而是可以直接执行方法method2。

看下面的代码:

class MyClass {
public synchronized void method1() {
    method2();
}
 
public synchronized void method2() {
     
  }
}

上述代码中的两个方法method1和method2都用synchronized修饰了,假如某一时刻,线程A执行到了method1,此时线程A获取了这个对象的锁,而由于method2也是synchronized方法,假如synchronized不具备可重入性,此时线程A需要重新申请锁。但是这就会造成一个问题,因为线程A已经持有了该对象的锁,而又在申请获取该对象的锁,这样就会线程A一直等待永远不会获取到的锁。

而由于synchronized和Lock都具备可重入性,所以不会发生上述现象

可中断锁

可中断锁:顾名思义,就是可以相应中断的锁。

  在Java中,synchronized就不是可中断锁,而Lock是可中断锁。

  如果某一线程A正在执行锁中的代码,另一线程B正在等待获取该锁,可能由于等待时间过长,线程B不想等待了,想先处理其他事情,我们可以让它中断自己或者在别的线程中中断它,这种就是可中断锁。

  在前面演示lockInterruptibly()的用法时已经体现了Lock的可中断性。   

公平锁

公平锁即尽量以请求锁的顺序来获取锁。比如同是有多个线程在等待一个锁,当这个锁被释放时,等待时间最久的线程(最先请求的线程)会获得该所,这种就是公平锁。

  非公平锁即无法保证锁的获取是按照请求锁的顺序进行的。这样就可能导致某个或者一些线程永远获取不到锁。

  在Java中,synchronized就是非公平锁,它无法保证等待的线程获取锁的顺序。 而对于ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock,它默认情况下是非公平锁,但是可以设置为公平锁。如下为源码:      

  * Sync object for non-fair locks
  
  */
  
  static final class NonfairSync extends Sync {
  
    private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;

    /**
     * Performs lock.  Try immediate barge, backing up to normal
     * acquire on failure.
     */
    final void lock() {
        if (compareAndSetState(0, 1))
            setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
        else
            acquire(1);
    }

    protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
        return nonfairTryAcquire(acquires);
    }
}

/**
 * Sync object for fair locks
 */
static final class FairSync extends Sync {
    private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;

    final void lock() {
        acquire(1);
    }

    /**
     * Fair version of tryAcquire.  Don't grant access unless
     * recursive call or no waiters or is first.
     */
    protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
        final Thread current = Thread.currentThread();
        int c = getState();
        if (c == 0) {
            if (!hasQueuedPredecessors() &&
                compareAndSetState(0, acquires)) {
                setExclusiveOwnerThread(current);
                return true;
            }
        }
        else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
            int nextc = c + acquires;
            if (nextc < 0)
                throw new Error("Maximum lock count exceeded");
            setState(nextc);
            return true;
        }
        return false;
    }
}

在ReentrantLock中定义了2个静态内部类,一个是NotFairSync,一个是FairSync,分别用来实现非公平锁和公平锁。

我们可以在创建ReentrantLock对象时,通过以下方式来设置锁的公平性:

 ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);

如果参数为true表示为公平锁,为fasle为非公平锁。默认情况下,如果使用无参构造器,则是非公平锁。 另外在ReentrantLock类中定义了很多方法,比如:

  isFair() //判断锁是否是公平锁

  isLocked() //判断锁是否被任何线程获取了

  isHeldByCurrentThread() //判断锁是否被当前线程获取了

  hasQueuedThreads() //判断是否有线程在等待该锁

  在ReentrantReadWriteLock中也有类似的方法,同样也可以设置为公平锁和非公平锁。不过要记住,ReentrantReadWriteLock并未实现Lock接口,它实现的是ReadWriteLock接口。   

读写锁

读写锁将对一个资源(比如文件)的访问分成了2个锁,一个读锁和一个写锁。

正因为有了读写锁,才使得多个线程之间的读操作不会发生冲突。

ReadWriteLock就是读写锁,它是一个接口,ReentrantReadWriteLock实现了这个接口。

可以通过readLock()获取读锁,通过writeLock()获取写锁。

上面已经演示过了读写锁的使用方法,在此不再赘述。      

Condition

一个锁内部可以有多个Condition,即有多路等待和通知,可以参看jdk1.5提供的Lock与Condition实现的可阻塞队列的应用案例,从中除了要体味算法,还要体味面向对象的封装。在传统的线程机制中一个监视器对象上只能有一路等待和通知,要想实现多路等待和通知,必须嵌套使用多个同步监视器对象。(如果只用一个Condition,两个放的都在等,一旦一个放的进去了,那么它通知可能会导致另一个放接着往下走。)

Condition是在java 1.5中才出现的,它用来替代传统的Object的wait()、notify()实现线程间的协作,相比使用Object的wait()、notify(),使用Condition1的await()、signal()这种方式实现线程间协作更加安全和高效。因此通常来说比较推荐使用Condition,在阻塞队列那一篇博文中就讲述到了,阻塞队列实际上是使用了Condition来模拟线程间协作。

Condition是个接口,基本的方法就是await()和signal()方法; Condition依赖于Lock接口,生成一个Condition的基本代码是lock.newCondition() 调用Condition的await()和signal()方法,都必须在lock保护之内,就是说必须在lock.lock()和lock.unlock之间才可以使用   Conditon中的await()对应Object的wait();

  Condition中的signal()对应Object的notify();

  Condition中的signalAll()对应Object的notifyAll()。    两种方式实现生产者消费者模式:

wait notify实现

public class Test {
private int queueSize = 5;
private PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<Integer>(queueSize);
  
public static void main(String[] args)  {
    Test test = new Test();
    Producer producer = test.new Producer();
    Consumer consumer = test.new Consumer();
      
    producer.start();
    consumer.start();
}
  
class Consumer extends Thread{
      
    @Override
    public void run() {
        consume();
    }
      
    private void consume() {
        while(true){
            synchronized (queue) {
                while(queue.size() == 0){
                    try {
                        System.out.println("队列空,等待数据");
                        queue.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                        queue.notify();
                    }
                }
                queue.poll();          //每次移走队首元素
                queue.notify();
                System.out.println("从队列取走一个元素,队列剩余"+queue.size()+"个元素");
            }
        }
    }
}
  
class Producer extends Thread{
      
    @Override
    public void run() {
        produce();
    }
      
    private void produce() {
        while(true){
            synchronized (queue) {
                while(queue.size() == queueSize){
                    try {
                        System.out.println("队列满,等待有空余空间");
                        queue.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                        queue.notify();
                    }
                }
                queue.offer(1);        //每次插入一个元素
                queue.notify();
                System.out.println("向队列取中插入一个元素,队列剩余空间:"+(queueSize-queue.size()));
            }
        }
    }
}
} 

output:

  队列空,等待数据
  向队列取中插入一个元素,队列剩余空间:4
  向队列取中插入一个元素,队列剩余空间:3
  向队列取中插入一个元素,队列剩余空间:2
  向队列取中插入一个元素,队列剩余空间:1
  向队列取中插入一个元素,队列剩余空间:0
  队列满,等待有空余空间
  从队列取走一个元素,队列剩余4个元素
  从队列取走一个元素,队列剩余3个元素
  从队列取走一个元素,队列剩余2个元素
  从队列取走一个元素,队列剩余1个元素

Condition实现

  public class Test {
private int queueSize = 10;
private PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<Integer>(queueSize);
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition notFull = lock.newCondition();
private Condition notEmpty = lock.newCondition();

public static void main(String[] args) {
    Test test = new Test();
    Producer producer = test.new Producer();
    Consumer consumer = test.new Consumer();

    producer.start();
    consumer.start();
}

class Consumer extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        consume();
    }

    private void consume() {
        while (true) {
            lock.lock();
            try {
                while (queue.size() == 0) {
                    try {
                        System.out.println("队列空,等待数据");
                        notEmpty.await();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                queue.poll();                //每次移走队首元素
                notFull.signal();
                System.out.println("从队列取走一个元素,队列剩余" + queue.size() + "个元素");
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}

class Producer extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        produce();
    }

    private void produce() {
        while (true) {
            lock.lock();
            try {
                while (queue.size() == queueSize) {
                    try {
                        System.out.println("队列满,等待有空余空间");
                        notFull.await();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                queue.offer(1);        //每次插入一个元素
                notEmpty.signal();
                System.out.println("向队列取中插入一个元素,队列剩余空间:" + (queueSize - queue.size()));
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}

输出同上。

线程池介绍

线程池的必要性:

1 随着多核cpu的普及,可以更高效的执行多任务;

2 线程复用,

Java API针对不同需求,利用Executors工具类提供了4种不同的线程池:newCachedThreadPool, newFixedThreadPool, newScheduledThreadPool, newSingleThreadExecutor,接下来讲讲线程池的用法。

具体可参考已发布的文章:

image

参考

http://ifeve.com/java-atomic/

http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3923167.html