Java线程新特征——Java并发库

一、线程池

  Sun在Java5中，对Java线程的类库做了大量的扩展，其中线程池就是Java5的新特征之一，除了线程池之外，还有很多多线程相关的内容，为多线程的编程带来了极大便利。为了编写高效稳定可靠的多线程程序，线程部分的新增内容显得尤为重要。

    有关Java5线程新特征的内容全部在java.util.concurrent下面，里面包含数目众多的接口和类，熟悉这部分API特征是一项艰难的学习过程。当然新特征对做多线程程序没有必须的关系，在java5之前通用可以写出很优秀的多线程程序。只是代价不一样而已。

线程池的基本思想还是一种对象池的思想，开辟一块内存空间，里面存放了众多（未死亡）的线程，池中线程执行调度由池管理器来处理。当有线程任务时，从池中取一个，执行完成后线程对象归池，这样可以避免反复创建线程对象所带来的性能开销，节省了系统的资源。

    在Java5之前，要实现一个线程池是相当有难度的，现在Java5为我们做好了一切，我们只需要按照提供的API来使用，即可享受线程池带来的极大便利。

Java5的线程池分好多种：固定尺寸的线程池、可变尺寸连接池。

在使用线程池之前，必须知道如何去创建一个线程池，在Java5中，需要了解的是java.util.concurrent.Executors类的API，这个类提供大量创建连接池的静态方法，是必须掌握的。

a、固定大小的线程池

import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ExecutorService; 

/**
* Java线程：线程池-
*
* */
public class Test {
        public static void main(String[] args) {
                //创建一个可重用固定线程数的线程池
                ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
                //创建实现了Runnable接口对象，Thread对象当然也实现了Runnable接口
                Thread t1 = new MyThread();
                Thread t2 = new MyThread();
                Thread t3 = new MyThread();
                Thread t4 = new MyThread();
                Thread t5 = new MyThread();
                //将线程放入池中进行执行
                pool.execute(t1);
                pool.execute(t2);
                pool.execute(t3);
                pool.execute(t4);
                pool.execute(t5);
                //关闭线程池
                pool.shutdown();
        }
} 

class MyThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在执行...");
        }
}

运行结果：

pool--thread-1正在执行...
pool--thread-1正在执行...
pool--thread-2正在执行...
pool--thread-1正在执行...
pool--thread-2正在执行...

如果将线程池的大小改为4，则运行结果如下：

pool--thread-2正在执行...
pool--thread-3正在执行...
pool--thread-3正在执行...
pool--thread-2正在执行...
pool--thread-1正在执行...

b、单任务线程池

在上例的基础上改一行创建pool对象的代码为：

 //创建一个使用单个 worker 线程的 Executor，以*队列方式来运行该线程。
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor(); 

则，运行结果为：

pool--thread-1正在执行...
pool--thread-1正在执行...
pool--thread-1正在执行...
pool--thread-1正在执行...
pool--thread-1正在执行...

对于以上两种连接池，大小都是固定的，当要加入的池的线程（或者任务）超过池最大尺寸时候，则入此线程池需要排队等待。

一旦池中有线程完毕，则排队等待的某个线程会入池执行。

c、可变尺寸的线程池

与上面的类似，只是改动下pool的创建方式：

  //创建一个可根据需要创建新线程的线程池，但是在以前构造的线程可用时将重用它们。
   ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool(); 

运行结果如下：

pool-1-thread-1正在执行...
pool-1-thread-5正在执行...
pool-1-thread-4正在执行...
pool-1-thread-3正在执行...
pool-1-thread-2正在执行...

d、延迟连接池

package concurrent;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
* Java线程：线程池-
*
*
*/
public class Test {
        public static void main(String[] args) {
                //创建一个线程池，它可那排在给定延迟后运行命令或者定期地执行
                ScheduledExecutorService pool = Executors.newScheduledThreadPool(2);
                //创建实现了Runnable接口对象，Thread对象当然也实现了Runnable接口
                Thread t1 = new MyThread();
                Thread t2 = new MyThread();
                Thread t3 = new MyThread();
                Thread t4 = new MyThread();
                Thread t5 = new MyThread();
                //将线程放入池中进行执行
                pool.execute(t1);
                pool.execute(t2);
                pool.execute(t3);
                 //使用延迟执行风格的方法
                pool.schedule(t4, 5, TimeUnit.SECONDS);
                pool.schedule(t5, 10, TimeUnit.SECONDS);

                //关闭线程池
                pool.shutdown();
        }
} 

class MyThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在执行...");
        }
}

e、单任务连接线程池

在d的代码基础上，做改动

 //创建一个单线程执行程序，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。
 ScheduledExecutorService pool = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();

运行时，会发现，t4延迟5s后得到执行，t5延迟10s后得到执行。运行结果如下：

pool-1-thread-2正在执行...
pool-1-thread-1正在执行...
pool-1-thread-1正在执行...
pool-1-thread-2正在执行...
pool-1-thread-1正在执行...

f、自定义线程池

package concurrent;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit; 

/**
* Java线程：线程池-自定义线程池
*
*
*/
public class Test {
        public static void main(String[] args) {
                //创建等待队列
                BlockingQueue<Runnable> bqueue = new ArrayBlockingQueue<Runnable>(20);
                //创建一个单线程执行程序，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。
                ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(2,3,2,TimeUnit.MILLISECONDS,bqueue);
                //创建实现了Runnable接口对象，Thread对象当然也实现了Runnable接口
                Thread t1 = new MyThread();
                Thread t2 = new MyThread();
                Thread t3 = new MyThread();
                Thread t4 = new MyThread();
                Thread t5 = new MyThread();
                Thread t6 = new MyThread();
                Thread t7 = new MyThread();
                //将线程放入池中进行执行
                pool.execute(t1);
                pool.execute(t2);
                pool.execute(t3);
                pool.execute(t4);
                pool.execute(t5);
                pool.execute(t6);
                pool.execute(t7);
                //关闭线程池
                pool.shutdown();
        }
} 

class MyThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在执行...");
                try {
                        Thread.sleep(100L);
                } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                }
        }
}

运行结构如下：
创建自定义线程池的构造方法很多，本例中参数的含义如下：

ThreadPoolExecutor

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
                          int maximumPoolSize,
                          long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue)

用给定的初始参数和默认的线程工厂及处理程序创建新的 ThreadPoolExecutor。使用 Executors 工厂方法之一比使用此通用构造方法方便得多。

参数：

corePoolSize - 池中所保存的线程数，包括空闲线程。 

maximumPoolSize - 池中允许的最大线程数。 

keepAliveTime - 当线程数大于核心时，此为终止前多余的空闲线程等待新任务的最长时间。 

unit - keepAliveTime 参数的时间单位。 

workQueue - 执行前用于保持任务的队列。此队列仅保持由 execute 方法提交的 Runnable 任务。 

抛出：

IllegalArgumentException - 如果 corePoolSize 或 keepAliveTime 小于零，或者 maximumPoolSize 小于或等于零，或者 corePoolSize 大于 maximumPoolSize。 

NullPointerException - 如果 workQueue 为 null

自定义连接池稍微麻烦些，不过通过创建的ThreadPoolExecutor线程池对象，可以获取到当前线程池的尺寸、正在执行任务的线程数、工作队列等等。

二、有返回值的线程

在Java5之前，线程是没有返回值的，常常为了“有”返回值，破费周折，而且代码很不好写。或者干脆绕过这道坎，走别的路了。现在Java终于有可返回值的线程了。

 可返回值的任务必须实现Callable接口，类似的，无返回值的任务必须实现Runnable接口。

 执行Callable任务后，可以获取一个Future的对象，在该对象上调用get就可以获取到Callable任务返回的Object了。

下面是一个简单的例子：

package MultiThread;
import java.util.concurrent.*; 

/**
* Java线程：有返回值的线程
*
*
*/
public class Test {
        public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
                //创建一个线程池
                ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
                //创建两个有返回值的任务
                Callable<String> c1 = new MyCallable("A");
                Callable<String> c2 = new MyCallable("B");
                //执行任务并获取Future对象
                Future<String> f1 = pool.submit(c1);
                Future<String> f2 = pool.submit(c2);
                //从Future对象上获取任务的返回值，并输出到控制台
                System.out.println(">>>"+f1.get().toString());
                System.out.println(">>>"+f2.get().toString());
                //关闭线程池
                pool.shutdown();
        }
} 

class MyCallable implements Callable<String>{
        private String oid; 

        MyCallable(String oid) {
                this.oid = oid;
        } 

        @Override
        public String call() throws Exception {
                return oid+"任务返回的内容";
        }
}

运行结果：

>>>A任务返回的内容
>>>B任务返回的内容

比较简单，要深入了解还需要看Callable和Future接口的API啊。

三、并发库的锁

在Java5中，专门提供了锁对象，利用锁可以方便的实现资源的*，用来控制对竞争资源并发访问的控制，这些内容主要集中在java.util.concurrent.locks 包下面，里面有三个重要的接口Condition、Lock、ReadWriteLock。

接口摘要
Condition	Condition 将 Object 监视器方法（wait、notify 和 notifyAll）分解成截然不同的对象，以便通过将这些对象与任意 Lock 实现组合使用，为每个对象提供多个等待 set（wait-set）。
Lock	Lock 实现提供了比使用 synchronized 方法和语句可获得的更广泛的锁定操作。
ReadWriteLock	ReadWriteLock 维护了一对相关的锁，一个用于只读操作，另一个用于写入操作。

有关锁的介绍,API文档解说很多，看得很烦，还是看个例子再看文档比较容易理解

a、普通锁

package MultiThread;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; 

/**
* Java线程：锁
*
*
*/
public class Test {
        public static void main(String[] args) {
                //创建并发访问的账户
                MyCount myCount = new MyCount("95599200901215522", 10000);
                //创建一个锁对象
                Lock lock = new ReentrantLock();
                //创建一个线程池
                ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
                //创建一些并发访问用户，一个信用卡，存的存，取的取，好热闹啊
                UserThread ut1 = new UserThread("取款线程1", myCount, -4000, lock);
                UserThread ut2 = new UserThread("存款线程1", myCount, 6000, lock);
                UserThread ut3 = new UserThread("取款线程2", myCount, -8000, lock);
                UserThread ut4 = new UserThread("存款线程2", myCount, 800, lock);
                //在线程池中执行各个用户的操作
                pool.execute(ut1);
                pool.execute(ut2);
                pool.execute(ut3);
                pool.execute(ut4);
                //关闭线程池
                pool.shutdown();
        }
} 

/**
* 信用卡的用户 线程
* 多个用户线程操作该信用卡
*/
class UserThread implements Runnable {
        private String threadName;                //用户线程
        private MyCount myCount;        //所要操作的账户
        private int iocash;                 //操作的金额，当然有正负之分了
        private Lock myLock;                //执行操作所需的锁对象 

        UserThread(String name, MyCount myCount, int iocash, Lock myLock) {
                this.threadName = name;
                this.myCount = myCount;
                this.iocash = iocash;
                this.myLock = myLock;
        } 

        public void run() {
                //获取锁
                myLock.lock();
                //执行现金业务
                System.out.println(threadName + "正在操作" + myCount + "账户，操作金额为" + iocash + "，当前金额为" + myCount.getCash());
                myCount.setCash(myCount.getCash() + iocash);
                System.out.println("\t操作成功，操作金额为" + iocash + "，当前金额为" + myCount.getCash());
                //释放锁，否则别的线程没有机会执行了
                myLock.unlock();
        }
} 

/**
* 信用卡账户，可随意透支
*/
class MyCount {
        private String oid;         //账号
        private int cash;             //账户余额 

        MyCount(String oid, int cash) {
                this.oid = oid;
                this.cash = cash;
        } 

        public String getOid() {
                return oid;
        } 

        public void setOid(String oid) {
                this.oid = oid;
        } 

        public int getCash() {
                return cash;
        } 

        public void setCash(int cash) {
                this.cash = cash;
        } 

        @Override
        public String toString() {
                return "MyCount{" +
                                "oid='" + oid + '\'' +
                                ", cash=" + cash +
                                '}';
        }
}

运行结果：

取款线程1正在操作MyCount{oid='', cash=}账户，操作金额为-，当前金额为10000
    操作成功，操作金额为-，当前金额为6000
存款线程1正在操作MyCount{oid='', cash=}账户，操作金额为6000，当前金额为6000
    操作成功，操作金额为6000，当前金额为12000
存款线程2正在操作MyCount{oid='', cash=}账户，操作金额为800，当前金额为12000
    操作成功，操作金额为800，当前金额为12800
取款线程2正在操作MyCount{oid='', cash=}账户，操作金额为-，当前金额为12800
    操作成功，操作金额为-，当前金额为4800

从上面的输出可以看到，利用锁对象太方便了，比直接在某个不知情的对象上用锁清晰多了。但一定要注意的是，在获取了锁对象后，用完后应该尽快释放锁，以便别的等待该锁的线程有机会去执行。

b、读写锁

 在a中提到了Lock接口以及对象，使用它可以很优雅的控制了竞争资源的安全访问，但是这种锁不区分读写，称这种锁为普通锁。为了提高性能，Java提供了读写锁，在读的地方使用读锁，在写的地方使用写锁，灵活控制，在一定程度上提高了程序的执行效率。

Java中读写锁有个接口java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock，也有具体的实现ReentrantReadWriteLock，详细的API可以查看JavaAPI文档。

下面这个例子是在文例子的基础上，将普通锁改为读写锁，并添加账户余额查询的功能，代码如下：

package MultiThread;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

/**
* Java线程：锁
*
*
*/
public class Test {
        public static void main(String[] args) {
                //创建并发访问的账户
                MyCount myCount = new MyCount("95599200901215522", 10000);
                //创建一个锁对象
                ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
                //创建一个线程池
                ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
                //创建一些并发访问用户线程，一个信用卡，存的存，取的取，好热闹啊
                UserThread ut1 = new UserThread("取款线程1", myCount, -4000, lock,false);
                UserThread ut2 = new UserThread("存款线程1", myCount, 6000, lock,false);
                UserThread ut3 = new UserThread("取款线程2", myCount, -8000, lock,false);
                UserThread ut4 = new UserThread("存款线程2", myCount, 800, lock,false);
                UserThread ut5 = new UserThread("查询", myCount, 0, lock,true);
                //在线程池中执行各个用户的操作
                pool.execute(ut1);
                pool.execute(ut2);
                pool.execute(ut3);
                pool.execute(ut4);
                pool.execute(ut5);
                //关闭线程池
                pool.shutdown();
        }
} 

/**
* 信用卡的用户 线程
* 多个用户线程操作该信用卡
*/
class UserThread implements Runnable {
        private String threadName;                //用户线程
        private MyCount myCount;        //所要操作的账户
        private int iocash;                 //操作的金额，当然有正负之分了
        private ReadWriteLock myLock;                //执行操作所需的锁对象
        private boolean ischeck;      //是否查询

        UserThread(String name, MyCount myCount, int iocash, ReadWriteLock myLock,boolean ischeck) {
                this.threadName = name;
                this.myCount = myCount;
                this.iocash = iocash;
                this.myLock = myLock;
                this.ischeck=ischeck;

        } 

        public void run() {

            if(ischeck){
                //获取读锁
                myLock.readLock().lock();
                //执行查询
                System.out.println("读："+threadName + "正在查询" + myCount + "账户，，当前金额为" + myCount.getCash());
               //释放获取到的读锁
                myLock.readLock().unlock();
            }else{
                //获取写锁
                myLock.writeLock().lock();

                 myCount.setCash(myCount.getCash() + iocash);
                System.out.println("写："+threadName+"操作成功，操作金额为" + iocash + "，当前金额为" + myCount.getCash());
                //释放锁获取到的写锁
                myLock.writeLock().unlock();
            }
        }
} 

/**
* 信用卡账户，可随意透支
*/
class MyCount {
        private String oid;         //账号
        private int cash;             //账户余额 

        MyCount(String oid, int cash) {
                this.oid = oid;
                this.cash = cash;
        } 

        public String getOid() {
                return oid;
        } 

        public void setOid(String oid) {
                this.oid = oid;
        } 

        public int getCash() {
                return cash;
        } 

        public void setCash(int cash) {
                this.cash = cash;
        } 

        @Override
        public String toString() {
                return "MyCount{" +
                                "oid='" + oid + '\'' +
                                ", cash=" + cash +
                                '}';
        }
}

运行结果：

写：取款线程1操作成功，操作金额为-，当前金额为6000
写：取款线程2操作成功，操作金额为-，当前金额为-
写：存款线程1操作成功，操作金额为6000，当前金额为4000
读：查询正在查询MyCount{oid='', cash=}账户，，当前金额为4000
写：存款线程2操作成功，操作金额为800，当前金额为4800

在实际开发中，最好在能用读写锁的情况下使用读写锁，而不要用普通锁，以求更好的性能。

四、信号量

Java的信号量实际上是一个功能完毕的计数器，对控制一定资源的消费与回收有着很重要的意义，信号量常常用于多线程的代码中，并能监控有多少数目的线程等待获取资源，并且通过信号量可以得知可用资源的数目等等，这里总是在强调“数目”二字，但不能指出来有哪些在等待，哪些资源可用。

 因此，本人认为，这个信号量类如果能返回数目，还能知道哪些对象在等待，哪些资源可使用，就非常完美了，仅仅拿到这些概括性的数字，对精确控制意义不是很大。目前还没想到更好的用法。

下面是一个简单的例子：

package MultiThread;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore; 

/**
* Java线程：信号量
*
*
*/
public class Test {
        public static void main(String[] args) {
                MyPool myPool = new MyPool(20);
                //创建线程池
                ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);
                MyThread t1 = new MyThread("任务A", myPool, 3);
                MyThread t2 = new MyThread("任务B", myPool, 12);
                MyThread t3 = new MyThread("任务C", myPool, 7);
                //在线程池中执行任务
                threadPool.execute(t1);
                threadPool.execute(t2);
                threadPool.execute(t3);
                //关闭池
                threadPool.shutdown();
        }
} 

/**
* 一个池
*/
class MyPool {
        private Semaphore sp;     //池相关的信号量 

        /**
         * 池的大小，这个大小会传递给信号量
         *
         * @param size 池的大小
         */
        MyPool(int size) {
                this.sp = new Semaphore(size);
        } 

        public Semaphore getSp() {
                return sp;
        } 

        public void setSp(Semaphore sp) {
                this.sp = sp;
        }
} 

class MyThread extends Thread {
        private String threadName;            //线程的名称
        private MyPool pool;                        //自定义池
        private int x;                                    //申请信号量的大小 

        MyThread(String threadName, MyPool pool, int x) {
                this.threadName = threadName;
                this.pool = pool;
                this.x = x;
        } 

        public void run() {
                try {
                        //从此信号量获取给定数目的许可
                        pool.getSp().acquire(x);
                        //todo：也许这里可以做更复杂的业务
                        System.out.println(threadName + "成功获取了" + x + "个许可！");
                } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                } finally {
                        //释放给定数目的许可，将其返回到信号量。
                        pool.getSp().release(x);
                        System.out.println(threadName + "释放了" + x + "个许可！");
                }
        }
}

运行结果：

任务A成功获取了3个许可！
任务B成功获取了12个许可！
任务B释放了12个许可！
任务C成功获取了7个许可！
任务A释放了3个许可！
任务C释放了7个许可！

从结果可以看出，信号量仅仅是对池资源进行监控，但不保证线程的安全，因此，在使用时候，应该自己控制线程的安全访问池资源。

五、阻塞队列

    阻塞队列是Java5线程新特征中的内容，Java定义了阻塞队列的接口java.util.concurrent.BlockingQueue，阻塞队列的概念是，一个指定长度的队列，如果队列满了，添加新元素的操作会被阻塞等待，直到有空位为止。同样，当队列为空时候，请求队列元素的操作同样会阻塞等待，直到有可用元素为止。

有了这样的功能，就为多线程的排队等候的模型实现开辟了便捷通道，非常有用。

java.util.concurrent.BlockingQueue继承了java.util.Queue接口，可以参看API文档。

下面给出一个简单应用的例子：

package MultiThread;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; 

/**
* Java线程：并发库-阻塞队列
*
*
*/
public class Test {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
                BlockingQueue<Integer> bqueue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(20);
                for (int i = 0; i < 30; i++) {
                        //将指定元素添加到此队列中，如果没有可用空间，将一直等待（如果有必要）。
                        bqueue.put(i);
                        System.out.println("向阻塞队列中添加了元素:" + i);
                }
                System.out.println("程序到此运行结束，即将退出----");
        }
}

运行结果：

由于阻塞队列的大小为20个，当超过这个数目，又没有元素出队列的时候，队列将会阻塞。到后来的某一个时刻，程序将阻塞队列中的元素出队列，后面的元素才可以进队列。

六、阻塞栈

对于阻塞栈，与阻塞队列相似。不同点在于栈是“后入先出”的结构，每次操作的是栈顶，而队列是“先进先出”的结构，每次操作的是队列头。

这里要特别说明一点的是，阻塞栈是Java6的新特征。、

Java为阻塞栈定义了接口：java.util.concurrent.BlockingDeque，其实现类也比较多，具体可以查看JavaAPI文档。

下面看一个简单例子：

package MultiThread;

import java.util.concurrent.BlockingDeque;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;
class HelloWorldThread {

    /**
    * Java线程：并发库-阻塞栈
    *
    *
    */ 

    public static void main(String[] args) {
      BlockingDeque<Integer> bstack=new LinkedBlockingDeque<Integer>(20) ;

      for(int i=0;i<30;i++){
          //将指定元素添加到阻塞栈中，如果没有可用空间，将一直等待（如果有必要）。
          bstack.push(i);
          System.out.println("向阻塞栈中添加了元素:" + i);
          if(bstack.size()==20){

                  System.out.println("队列满，弹出"+bstack.pop());
                  System.out.println("队列满，弹出"+bstack.pop());
                  System.out.println("队列满，弹出"+bstack.pop());
          }
      }

      System.out.println("程序到此运行结束，即将退出----");
    }

}

程序的运行结果和阻塞队列的运行结果一样，程序并没结束，二是阻塞住了，原因是栈已经满了，后面追加元素的操作都被阻塞了。

七、条件变量

    条件变量是Java5线程中很重要的一个概念，顾名思义，条件变量就是表示条件的一种变量。但是必须说明，这里的条件是没有实际含义的，仅仅是个标记而已，并且条件的含义往往通过代码来赋予其含义。这里的条件和普通意义上的条件表达式有着天壤之别。条件变量都实现了java.util.concurrent.locks.Condition接口，条件变量的实例化是通过一个Lock对象上调用newCondition()方法来获取的，这样，条件就和一个锁对象绑定起来了。因此，Java中的条件变量只能和锁配合使用，来控制并发程序访问竞争资源的安全。

    条件变量的出现是为了更精细控制线程等待与唤醒，在Java5之前，线程的等待与唤醒依靠的是Object对象的wait()和notify()/notifyAll()方法，这样的处理不够精细。而在Java5中，一个锁可以有多个条件，每个条件上可以有多个线程等待，通过调用await()方法，可以让线程在该条件下等待。当调用signalAll()方法，又可以唤醒该条件下的等待的线程。有关Condition接口的API可以具体参考JavaAPI文档。

       条件变量比较抽象，原因是他不是自然语言中的条件概念，而是程序控制的一种手段。

      下面以一个银行存取款的模拟程序为例来揭盖Java多线程条件变量的神秘面纱：

有一个账户，多个用户（线程）在同时操作这个账户，有的存款有的取款，存款随便存，取款有限制，不能透支，任何试图透支的操作都将等待里面有足够存款才执行操作。

package MultiThread;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; 

/**
* Java线程：条件变量
*
* @author leizhimin 2009-11-5 10:57:29
*/
public class Test {
        public static void main(String[] args) {
                //创建并发访问的账户
                MyCount myCount = new MyCount("95599200901215522", 10000);
                //创建一个线程池
                ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
                Thread t1 = new SaveThread("张三", myCount, 2000);
                Thread t2 = new SaveThread("李四", myCount, 3600);
                Thread t3 = new DrawThread("王五", myCount, 2700);
                Thread t4 = new SaveThread("老张", myCount, 600);
                Thread t5 = new DrawThread("老牛", myCount, 1300);
                Thread t6 = new DrawThread("胖子", myCount, 800);
                //执行各个线程
                pool.execute(t1);
                pool.execute(t2);
                pool.execute(t3);
                pool.execute(t4);
                pool.execute(t5);
                pool.execute(t6);
                //关闭线程池
                pool.shutdown();
        }
} 

/**
* 存款线程类
*/
class SaveThread extends Thread {
        private String name;                //操作人
        private MyCount myCount;        //账户
        private int x;                            //存款金额 

        SaveThread(String name, MyCount myCount, int x) {
                this.name = name;
                this.myCount = myCount;
                this.x = x;
        } 

        public void run() {
                myCount.saving(x, name);
        }
} 

/**
* 取款线程类
*/
class DrawThread extends Thread {
        private String name;                //操作人
        private MyCount myCount;        //账户
        private int x;                            //存款金额 

        DrawThread(String name, MyCount myCount, int x) {
                this.name = name;
                this.myCount = myCount;
                this.x = x;
        } 

        public void run() {
                myCount.drawing(x, name);
        }
} 

/**
* 普通银行账户，不可透支
*/
class MyCount {
        private String oid;                         //账号
        private int cash;                             //账户余额
        private Lock lock = new ReentrantLock();                //账户锁
        private Condition _save = lock.newCondition();    //存款条件
        private Condition _draw = lock.newCondition();    //取款条件 

        MyCount(String oid, int cash) {
                this.oid = oid;
                this.cash = cash;
        } 

        /**
         * 存款
         *
         * @param x    操作金额
         * @param name 操作人
         */
        public void saving(int x, String name) {
                lock.lock();                        //获取锁
                if (x > 0) {
                        cash += x;                    //存款
                        System.out.println(name + "存款" + x + "，当前余额为" + cash);
                }
                _draw.signalAll();            //唤醒所有取款等待线程
                lock.unlock();                    //释放锁
        } 

        /**
         * 取款
         *
         * @param x    操作金额
         * @param name 操作人
         */
        public void drawing(int x, String name) {
                lock.lock();                                 //获取锁
                try {
                        if (cash - x < 0) {
                                _draw.await();             //阻塞取款操作
                        } else {
                                cash -= x;                     //取款
                                System.out.println(name + "取款" + x + "，当前余额为" + cash);
                        }
                        _save.signalAll();             //唤醒所有存款操作线程
                } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                } finally {
                        lock.unlock();                     //释放锁
                }
        }
}

当然，除了使用并发库来实现存取款操作，我们也可以使用synchronized的方法、synchronized的代码块来实现。对比并发库、synchronized方法、synchronized代码块，第一种最灵活，第二种代码最简单，第三种容易犯错。

八、原子量

     所谓的原子量即操作变量的操作是“原子的”，该操作不可再分，因此是线程安全的。为何要使用原子变量呢，原因是多个线程对单个变量操作也会引起一些问题。在Java5之前，可以通过volatile、synchronized关键字来解决并发访问的安全问题，但这样太麻烦。Java5之后，专门提供了用来进行单变量多线程并发安全访问的工具包java.util.concurrent.atomic，其中的类也很简单。

下面给出一个反面例子（切勿模仿）：

package MultiThread;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong; 

/**
* Java线程：新特征-原子量
*
*
*/
public class Test {
        public static void main(String[] args) {
                ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
                Runnable t1 = new MyRunnable("张三", 2000);
                Runnable t2 = new MyRunnable("李四", 3600);
                Runnable t3 = new MyRunnable("王五", 2700);
                Runnable t4 = new MyRunnable("老张", 600);
                Runnable t5 = new MyRunnable("老牛", 1300);
                Runnable t6 = new MyRunnable("胖子", 800);
                //执行各个线程
                pool.execute(t1);
                pool.execute(t2);
                pool.execute(t3);
                pool.execute(t4);
                pool.execute(t5);
                pool.execute(t6);
                //关闭线程池
                pool.shutdown();
        }
} 

class MyRunnable implements Runnable {
        private static AtomicLong aLong = new AtomicLong(10000);        //原子量，每个线程都可以*操作
        private String name;                //操作人
        private int x;                            //操作数额 

        MyRunnable(String name, int x) {
                this.name = name;
                this.x = x;
        } 

        public void run() {
                System.out.println(name + "执行了" + x + "，当前余额：" + aLong.addAndGet(x));
        }
}

运行结果一：

李四执行了3600，当前余额：
张三执行了2000，当前余额：
老张执行了600，当前余额：
老牛执行了1300，当前余额：
胖子执行了800，当前余额：
王五执行了2700，当前余额：

运行结果二：

张三执行了2000，当前余额：
王五执行了2700，当前余额：
老张执行了600，当前余额：
老牛执行了1300，当前余额：
胖子执行了800，当前余额：
李四执行了3600，当前余额：

运行结果三：

张三执行了2000，当前余额：
王五执行了2700，当前余额：
老张执行了600，当前余额：
老牛执行了1300，当前余额：
胖子执行了800，当前余额：
李四执行了3600，当前余额： 

从运行结果可以看出，虽然使用了原子量，但是程序并发访问还是有问题，那究竟问题出在哪里了？

这里要注意的一点是，原子量虽然可以保证单个变量在某一个操作过程的安全，但无法保证你整个代码块，或者整个程序的安全性。因此，通常还应该使用锁等同步机制来控制整个程序的安全性。

下面是对上述代码的修正：

package MultiThread;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
* Java线程：并发库-原子量
*
*
*/
public class Test {
        public static void main(String[] args) {
                ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
                Lock lock=new ReentrantLock();
                Runnable t1 = new MyRunnable("张三", 2000,lock);
                Runnable t2 = new MyRunnable("李四", 3600,lock);
                Runnable t3 = new MyRunnable("王五", 2700,lock);
                Runnable t4 = new MyRunnable("老张", 600,lock);
                Runnable t5 = new MyRunnable("老牛", 1300,lock);
                Runnable t6 = new MyRunnable("胖子", 800,lock);
                //执行各个线程
                pool.execute(t1);
                pool.execute(t2);
                pool.execute(t3);
                pool.execute(t4);
                pool.execute(t5);
                pool.execute(t6);
                //关闭线程池
                pool.shutdown();
        }
} 

class MyRunnable implements Runnable {
        private static AtomicLong aLong = new AtomicLong(10000);        //原子量，每个线程都可以*操作
        private String name;                //操作人
        private int x;      //操作数额
        private Lock lock;

        MyRunnable(String name, int x,Lock lock) {
                this.name = name;
                this.x = x;
                this.lock=lock;
        } 

        public void run() {
               lock.lock();
                System.out.println(name + "执行了" + x + "，当前余额：" + aLong.addAndGet(x));
                lock.unlock();
        }
}

运行结果：

张三执行了2000，当前余额：12000
李四执行了3600，当前余额：15600
王五执行了2700，当前余额：18300
老张执行了600，当前余额：18900
老牛执行了1300，当前余额：20200
胖子执行了800，当前余额：21000

这里使用了一个对象锁，来控制对并发代码的访问。不管运行多少次，执行次序如何，最终余额均为21000，这个结果是正确的。

有关原子量的用法很简单，关键是对原子量的认识，原子仅仅是保证变量操作的原子性，但整个程序还需要考虑线程安全的。

九、障碍器

Java5中，添加了障碍器类，为了适应一种新的设计需求，比如一个大型的任务，常常需要分配好多子任务去执行，只有当所有子任务都执行完成时候，才能执行主任务，这时候，就可以选择障碍器了。障碍器是多线程并发控制的一种手段，用法很简单。

下面给个例子：

package MultiThread;
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier; 

/**
* Java线程：新特征-障碍器
*
*
*/
public class Test {
        public static void main(String[] args) {
                //创建障碍器，并设置MainTask为所有定数量的线程都达到障碍点时候所要执行的任务(Runnable)
                CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(7, new MainTask());
                new SubTask("A", cb).start();
                new SubTask("B", cb).start();
                new SubTask("C", cb).start();
                new SubTask("D", cb).start();
                new SubTask("E", cb).start();
                new SubTask("F", cb).start();
                new SubTask("G", cb).start();
        }
} 

/**
* 主任务
*/
class MainTask implements Runnable {
        public void run() {
                System.out.println(">>>>主任务执行了！<<<<");
        }
} 

/**
* 子任务
*/
class SubTask extends Thread {
        private String name;
        private CyclicBarrier cb; 

        SubTask(String name, CyclicBarrier cb) {
                this.name = name;
                this.cb = cb;
        } 

        public void run() {
                System.out.println("[子任务" + name + "]开始执行了！");
                for (int i = 0; i < 999999; i++) ;    //模拟耗时的任务
                System.out.println("[子任务" + name + "]开始执行完成了，并通知障碍器已经完成！");
                try {
                        //通知障碍器已经完成，让出锁（并使得，跳跃的障碍数目-1）
                        cb.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                        e.printStackTrace();
                }
        }
}

运行结果：

[子任务B]开始执行了！
[子任务E]开始执行了！
[子任务C]开始执行了！
[子任务D]开始执行了！
[子任务A]开始执行了！
[子任务E]开始执行完成了，并通知障碍器已经完成！
[子任务B]开始执行完成了，并通知障碍器已经完成！
[子任务A]开始执行完成了，并通知障碍器已经完成！
[子任务C]开始执行完成了，并通知障碍器已经完成！
[子任务D]开始执行完成了，并通知障碍器已经完成！
[子任务F]开始执行了！
[子任务F]开始执行完成了，并通知障碍器已经完成！
[子任务G]开始执行了！
[子任务G]开始执行完成了，并通知障碍器已经完成！
>>>>主任务执行了！<<<<

从执行结果可以看出，所有子任务完成的时候，主任务执行了，达到了控制的目标

总结：

Java线程是Java语言中一个非常重要的部分，Java5之前，多线程的语言支持还是比较弱的，内容也较少，写一个复杂的多线程程序是相当有挑战性的。

在Java5以后，Java对多线程做了很多扩展，扩展部分称之为并发包。这部分内容大大增强了Java多线程编程的能力，通过使用Java5线程新特征的API，可以很容易的做出复杂的多线程程序。与其他语言相比，已经是相当强悍了。