Java并发编程：Locks和Conditionals

原创 Bertha 。 2024-11-07 10:33 10阅读 0赞

Java并发编程中，`Locks`和`Conditionals`是两个重要的概念，它们帮助开发者在多线程环境中控制对共享资源的访问，以及线程间的协调。

### Locks（锁）

在Java中，`Locks`提供了比`synchronized`关键字更灵活的线程同步机制。`java.util.concurrent.locks`包提供了`Lock`接口和几种实现，如`ReentrantLock`。以下是`Locks`的一些关键特性：

1. **可重入性**：`Lock`是可重入的，这意味着同一个线程可以多次获得同一个锁。
2. **尝试非阻塞获取**：`Lock`提供了`tryLock()`方法，允许线程尝试获取锁而不进入阻塞状态。
3. **可中断的锁获取**：`Lock`支持可中断的锁获取，这意味着线程在等待锁时可以响应中断。
4. **公平性**：`ReentrantLock`可以被构造为公平锁，这意味着等待时间最长的线程将获得下一个可用的锁。
5. **锁绑定多个条件**：`Lock`可以与多个`Condition`对象关联，每个`Condition`对象代表一个等待队列。

### Conditionals（条件）

`Condition`是与`Lock`接口一起使用的，用于线程间的协调。`Condition`允许一个或多个线程等待某个条件成立，而其他线程在条件成立时可以唤醒等待的线程。以下是`Condition`的一些关键特性：

1. **等待/通知机制**：线程可以在`Condition`上调用`await()`方法等待某个条件，而其他线程可以在条件成立时调用`signal()`或`signalAll()`方法来唤醒等待的线程。
2. **与`Lock`关联**：`Condition`对象必须与`Lock`关联使用，`Lock`提供了`newCondition()`方法来创建`Condition`对象。
3. **线程安全**：`Condition`对象是线程安全的，可以被多个线程安全地使用。
4. **避免虚假唤醒**：`Condition`提供了一种机制来避免虚假唤醒，即线程可能在没有收到信号的情况下被唤醒。这通过在`await()`方法的循环中检查条件来实现。

### 示例代码下面是一个简单的示例，展示如何使用`ReentrantLock`和`Condition`来实现生产者-消费者问题：

```javaimport java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ProducerConsumerExample {
 private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
 private final Condition notEmpty = lock.newCondition();
 private final Condition notFull = lock.newCondition();
 private static final int CAPACITY =10;
 private int[] buffer = new int[CAPACITY];
 private int count =0;
 private int in =0;
 private int out =0;

public void produce(int value) throws InterruptedException {
lock.lock();
 try {
 while (count == CAPACITY) {
notEmpty.await();
 }
 buffer[in] = value;
in = (in +1) % CAPACITY;
 count++;
 notFull.signal();
} finally {
lock.unlock();
 }
 }

public int consume() throws InterruptedException {
lock.lock();
 try {
 while (count ==0) {
 notFull.await();
 }
int value = buffer[out];
out = (out +1) % CAPACITY;
 count--;
notEmpty.signal();
 return value;
} finally {
lock.unlock();
 }
 }
}
```在这个示例中，`produce()`方法用于生产者线程，`consume()`方法用于消费者线程。`notEmpty`和`notFull`是两个`Condition`对象，分别用于控制缓冲区非空和非满的条件。