锁的概念
从jdk发行1.5版本之后，在原来synchronize的基础上，增加了重入锁ReentrantLock。
本文就不介绍synchronize了，有兴趣的同学可以去了解一下，本文重点介绍ReentrantLock。
锁是什么？
并发编程的时候，比如说有一个业务是读写操作，那多个线程执行这个业务就会造成已经写入的数据又写一遍，就会造成数据错乱。
所以需要引入锁，进行数据同步，强制使得该业务执行的时候只有一个线程在执行，从而保证不会插入多条重复数据。
一些共享资源也是需要加锁，从而保证数据的一致性。
关于锁的概念，也就不过多篇幅介绍，有很多概念性的东西，需要自己取找本书狠狠啃一啃，本文主要是给大家介绍如何使用锁。
使用ReentrantLock同步
首先来看第一个实例：用两个线程来在控制台有序打出1,2,3。
public class FirstReentrantLock {
public static void main(String[] args) { Runnable runnable = new ReentrantLockThread(); new Thread(runnable, "a").start(); new Thread(runnable, "b").start(); } } class ReentrantLockThread implements Runnable { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 3; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "输出了： " + i); } } }
执行FirstReentrantLock ，查看控制台输出：
可以看到，并没有顺序，杂乱无章。
那使用ReentrantLock加入锁，代码如下：
package com.chapter2;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/** * @author tangj * * 如何使用ReentrantLock */ public class FirstReentrantLock { public static void main(String[] args) { Runnable runnable = new ReentrantLockThread(); new Thread(runnable, "a").start(); new Thread(runnable, "b").start(); } } class ReentrantLockThread implements Runnable { // 创建一个ReentrantLock对象 ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); @Override public void run() { try { // 使用lock()方法加锁 lock.lock(); for (int i = 0; i < 3; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "输出了： " + i); } } finally { // 别忘了执行unlock()方法释放锁 lock.unlock(); } } }
执行FirstReentrantLock ，查看控制台输出：
有顺序的打印出了0,1,2,0,1,2.
这就是锁的作用，它是互斥的，当一个线程持有锁的时候，其他线程只能等待，待该线程执行结束，再通过竞争得到锁。
使用Condition实现线程等待和唤醒
通常在开发并发程序的时候，会碰到需要停止正在执行业务A，来执行另一个业务B，当业务B执行完成后业务A继续执行。ReentrantLock通过Condtion等待/唤醒这样的机制.
相比较synchronize的wait()和notify()/notifAll()的机制而言，Condition具有更高的灵活性，这个很关键。Conditon可以实现多路通知和选择性通知。
当使用notify()/notifAll()时，JVM时随机通知线程的，具有很大的不可控性，所以建议使用Condition。
Condition使用起来也非常方便，只需要注册到ReentrantLock下面即可。
参考下图：
接下来，使用Condition来实现等待/唤醒，并且能够唤醒制定线程
先写业务代码：
package com.chapter2.howtocondition;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class MyService { // 实例化一个ReentrantLock对象 private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); // 为线程A注册一个Condition public Condition conditionA = lock.newCondition(); // 为线程B注册一个Condition public Condition conditionB = lock.newCondition(); public void awaitA() { try { lock.lock(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入了awaitA方法"); long timeBefore = System.currentTimeMillis(); // 执行conditionA等待 conditionA.await(); long timeAfter = System.currentTimeMillis(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"被唤醒"); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "等待了: " + (timeAfter - timeBefore)/1000+"s"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); } } public void awaitB() { try { lock.lock(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入了awaitB方法"); long timeBefore = System.currentTimeMillis(); // 执行conditionB等待 conditionB.await(); long timeAfter = System.currentTimeMillis(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"被唤醒"); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "等待了: " + (timeAfter - timeBefore)/1000+"s"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); } } public void signallA() { try { lock.lock(); System.out.println("启动唤醒程序"); // 唤醒所有注册conditionA的线程 conditionA.signalAll(); } finally { lock.unlock(); } } public void signallB() { try { lock.lock(); System.out.println("启动唤醒程序"); // 唤醒所有注册conditionA的线程 conditionB.signalAll(); } finally { lock.unlock(); } } }
分别实例化了两个Condition对象，都是使用同一个lock注册。注意conditionA对象的等待和唤醒只对使用了conditionA的线程有用，同理conditionB对象的等待和唤醒只对使用了conditionB的线程有用。
继续写两个线程的代码：
package com.chapter2.howtocondition;
public class MyServiceThread1 implements Runnable { private MyService service; public MyServiceThread1(MyService service) { this.service = service; } @Override public void run() { service.awaitA(); } }
注意：MyServiceThread1 使用了awaitA()方法，持有的是conditionA！
package com.chapter2.howtocondition;
public class MyServiceThread2 implements Runnable { private MyService service; public MyServiceThread2(MyService service) { this.service = service; } @Override public void run() { service.awaitB(); } }
注意：MyServiceThread2 使用了awaitB()方法，持有的是conditionB！
最后看启动类：
package com.chapter2.howtocondition;
public class ApplicationCondition {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException { MyService service = new MyService(); Runnable runnable1 = new MyServiceThread1(service); Runnable runnable2 = new MyServiceThread2(service); new Thread(runnable1, "a").start(); new Thread(runnable2, "b").start(); // 线程sleep2秒钟 Thread.sleep(2000); // 唤醒所有持有conditionA的线程 service.signallA(); Thread.sleep(2000); // 唤醒所有持有conditionB的线程 service.signallB(); } }
执行ApplicationCondition ,来看控制台输出结果：
a和b都进入各自的await()方法。首先执行的是
使用conditionA的线程被唤醒，而后再唤醒使用conditionB的线程。
学会使用Condition,那来用它实现生产者消费者模式
生产者和消费者
首先来看业务类的实现：
package com.chapter2.consumeone;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class Service { private Lock lock = new ReentrantLock(); private boolean flag = false; private Condition condition = lock.newCondition(); // 以此为衡量标志 private int number = 1; /** * 生产者生产 */ public void produce() { try { lock.lock(); while (flag == true) { condition.await(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-----生产-----"); number++; System.out.println("number: " + number); System.out.println(); flag = true; // 提醒消费者消费 condition.signalAll(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); } } /** * 消费者消费生产的物品 */ public void consume() { try { lock.lock(); while (flag == false) { condition.await(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-----消费-----"); number--; System.out.println("number: " + number); System.out.println(); flag = false; // 提醒生产者生产 condition.signalAll(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); } } }
生产者线程代码：
package com.chapter2.consumeone;
/**
* 生产者线程
*
* @author tangj * */ public class MyThreadProduce implements Runnable { private Service service; public MyThreadProduce(Service service) { this.service = service; } @Override public void run() { for (;;) { service.produce(); } } }
消费者线程代码：
package com.chapter2.consumeone;
/**
* 消费者线程
*
* @author tangj * */ public class MyThreadConsume implements Runnable { private Service service; public MyThreadConsume(Service service) { super(); this.service = service; } @Override public void run() { for (;;) { service.consume(); } } }
启动类：
package com.chapter2.consumeone;
public class Application {
public static void main(String[] args) { Service service = new Service(); Runnable produce = new MyThreadProduce(service); Runnable consume = new MyThreadConsume(service); new Thread(produce, "生产者 ").start(); new Thread(consume, "消费者 ").start(); } }
执行Application,看控制台的输出：
因为采用了无限循环，生产者线程和消费者线程会一直处于工作状态，可以看到，生产者线程执行完毕后，消费者线程就会执行，以这样的交替顺序，
而且的number也遵循者生产者生产+1，消费者消费-1的一个状态。这个就是使用ReentrantLock和Condition来实现的生产者消费者模式。
顺序执行线程
充分发掘Condition的灵活性，可以用它来实现顺序执行线程。
来看业务类代码：
package com.chapter2.sequencethread;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class Service { // 通过nextThread控制下一个执行的线程 private static int nextThread = 1; private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); // 有三个线程，所有注册三个Condition Condition conditionA = lock.newCondition(); Condition conditionB = lock.newCondition(); Condition conditionC = lock.newCondition(); public void excuteA() { try { lock.lock(); while (nextThread != 1) { conditionA.await(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 工作"); nextThread = 2; conditionB.signalAll(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); } } public void excuteB() { try { lock.lock(); while (nextThread != 2) { conditionB.await(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 工作"); nextThread = 3; conditionC.signalAll(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); } } public void excuteC() { try { lock.lock(); while (nextThread != 3) { conditionC.await(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 工作"); nextThread = 1; conditionA.signalAll(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); } } }
这里可以看到，注册了三个Condition，分别用于三个线程的等待和通知。
启动类代码：
package com.chapter2.sequencethread;
/**
* 线程按顺序执行
*
* @author tangj * */ public class Application { private static Runnable getThreadA(final Service service) { return new Runnable() { @Override public void run() { for (;;) { service.excuteA(); } } }; } private static Runnable getThreadB(final Service service) { return new Runnable() { @Override public void run() { for (;;) { service.excuteB(); } } }; } private static Runnable getThreadC(final Service service) { return new Runnable() { @Override public void run() { for (;;) { service.excuteC(); } } }; } public static void main(String[] args) { Service service = new Service(); Runnable A = getThreadA(service); Runnable B = getThreadB(service); Runnable C = getThreadC(service); new Thread(B, "B").start(); new Thread(A, "A").start(); new Thread(C, "C").start(); } }
运行启动类，查看控制台输出结果：
A,B,C三个线程一直按照顺序执行。
总结
学会使用锁是学好多线程的基础，ReentrantLock相比较关键字synchronize而言，更加而且可控，所以还是推荐大家使用ReentrantLock。
最后说两句：
本文所以代码都更新到我的github中，大家可以去clone或者Fork，我会持续更新的。
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