Java：多线程，使用同步锁（Lock）时利用Condition类实现线程间通信

时间：2021-05-21 17:59:50

如果程序不使用synchronized关键字来保证同步，而是直接使用Lock对象来保证同步，则系统中不存在隐式的同步监视器，也就不能用wait()、notify()、notifyAll()方法进行线程通信了。当使用Lock对象来保证同步时，Java提供了Condition类来协调线程间的通信。

本示范简单模拟银行帐户的存取款活动，帐户余额大于等于取款金额时允许取款；帐户余额小于1000时允许存款（这与真实业务逻辑不符合，只是技术上需要才如此做的，否则存款一下子全存完就不好玩了)。

1. 实体Account类

package com.clzhang.sample.thread;

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Account {
    // 锁对象
    private final Lock lock = new ReentrantLock();
    // Condition对象
    private final Condition condDeposit = lock.newCondition();
    private final Condition condWithdraw = lock.newCondition();

    // 为避免double类型计算的误差，balance类型设计为int的
    private int balance;
    
    public Account(int balance) {
        this.balance = balance;
    }

    public void withdraw(int drawAmount) {
        // 加锁
        lock.lock();
        try {
            // 如果帐户余额不足，则取钱方法阻塞
            while (balance < drawAmount)
                condWithdraw.await();

            // 执行取钱
            balance -= drawAmount;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 取钱:" + drawAmount + "账户余额为："
                    + balance);

            // 唤醒存款线程
            condDeposit.signal();
        } catch (InterruptedException ex) {
            ex.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    // 按照目前设计，帐户余额大于1000后不让存款，必须先取款后才能再存。
    // 这与真实业务逻辑不符合，只是技术上需要才如此做的，否则存款一下子全存完就不好玩了。
    public void deposit(int depositAmount) {
        lock.lock();
        try {
            // 如果帐户余额大于1000，存钱方法阻塞
            while (balance > 1000)
                condDeposit.await();

            // 执行存款
            balance += depositAmount;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 存款:" + depositAmount + "账户余额为："
                    + balance);

            // 唤醒取款线程
            condWithdraw.signal();
        } catch (InterruptedException ex) {
            ex.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

2. 调用类（DepositDrawTest类）

package com.clzhang.sample.thread;

class DrawThread extends Thread {
    // 模拟用户账户
    private Account account;
    // 每次取钱数
    private int drawAmount;

    public DrawThread(String name, Account account, int drawAmount) {
        super(name);
        this.account = account;
        this.drawAmount = drawAmount;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            account.withdraw(drawAmount);
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }
}

class DepositThread extends Thread {
    // 模拟用户账户
    private Account account;
    // 每次存钱数
    private int depositAmount;

    public DepositThread(String name, Account account, int depositAmount) {
        super(name);
        this.account = account;
        this.depositAmount = depositAmount;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            account.deposit(depositAmount);
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }
}

public class DepositDrawTest {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个账户，初始帐户余额为0
        Account acct = new Account(0);

        // 注意下面的取款与存款的balance参数值需要匹配，
        // 否则可能造成存款过多而不让存，然后又没有人取款导致程序无法正常终止的问题。
        new DrawThread("取钱者1", acct, 400).start();
        new DrawThread("取钱者2", acct, 600).start();
        new DepositThread("存款者甲", acct, 600).start();
        new DepositThread("存款者乙", acct, 200).start();
        new DepositThread("存款者丙", acct, 400).start();
    }
}

输出：

存款者甲 存款:600账户余额为：600
存款者乙 存款:200账户余额为：800
存款者丙 存款:400账户余额为：1200
取钱者1 取钱:400账户余额为：800
取钱者2 取钱:600账户余额为：200
存款者乙 存款:200账户余额为：400
存款者甲 存款:600账户余额为：1000
取钱者2 取钱:600账户余额为：400
存款者丙 存款:400账户余额为：800
取钱者1 取钱:400账户余额为：400
存款者甲 存款:600账户余额为：1000
存款者丙 存款:400账户余额为：1400
取钱者1 取钱:400账户余额为：1000
存款者乙 存款:200账户余额为：1200
取钱者2 取钱:600账户余额为：600

3. 总结

  1. 如果取款金额大于余额则不让取款，等存款队列继续存钱，余额足够支付时再让取款。
  2. 如果存款过多（大于1000），则存款不让存了，等取款队列把钱取走，余额降低到1000以下时，可以继续存款。
  3. 这样就允许多次连续取款（只要帐户有钱），多次连续存款（余额不能大于1000），而不是存款、取款依次调用。 
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