Condition对象以及ArrayBlockingQueue阻塞队列的实现（使用Condition在队满时让生产者线程等待, 在队空时让消费者线程等待）
Condition对象
一）、Condition的定义
Condition对象：与锁关联，协调多线程间的复杂协作。
获取与锁绑定的Condition对象：
Lock lock = new ReentrantLock();
Conndition condition = lock.newConndition();
Condition的方法：
await(): 使当前的线程等待并释放锁。
singalAll(): 唤醒所有等待的线程，只有一个线程重新获得锁，并执行。
awaitterruptibly(): 使当前线程等待并释放锁，但在等待过程中不响应中断。
singal(): 唤醒一个正在等待的线程。
注：当线程处于中断状态也能跳出等待。
Condition对象与锁的关系
相当于object.wait(),Object.notify()与Synchronized一样，配合使用，以完成多线程协作的控制。
Lock lock = new ReentrantLock();
Conndition condition = lock.newCondition();
//线程进入等待状态
condition.await();
//唤醒等待的线程
condition.notify();
二）、ArrayBlockingQueue: 使用Condition实现队列的阻塞
（2-1）：ArrayBlockQueue的主要属性
//存放元素的数组，当元素个数超过数组的长度，调用的线程进入阻塞状态
final Object[] items;
//取出元素的数组下标
int takeIndex;
//添加元素的下标
int putIndex;
//数组中元素的个数
int count;
//公共锁对象
final ReentrantLock lock;
//与锁相对应的Condition（锁的监视器）
//等待队列不为空的时候
private final Condition notEmpty;
//等待队列不为满的时候
private final Condition notFull;
（2-2）：构造方法
public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {
if (capacity <= 0)
throw new IllegalArgumentException();
this.items = new Object[capacity];
//创建公共锁对象，final修饰，对象一创建不能修改，final修饰的变量不能改变他的引用地址，但是可以改变它的值。
lock = new ReentrantLock(fair);
//与锁相关联的Condition
notEmpty = lock.newCondition();
notFull = lock.newCondition();
}
（2-3）：ArrayBlockingQueue的主要方法：
1). put(E e): 添加元素到队列
特点:
1).当队列的元素满时，阻塞当前的线程。
noFull.await() : 等待队列不满的时候。
2).添加一个元素后，唤醒一个消费线程。
noEmpty.singnal(): 队列不空，发出信号，唤醒等待不为空的线程
public void put(E e) throws InterruptedException {
checkNotNull(e);
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
while (count == items.length)
//等待队列不为满的时候
notFull.await();
enqueue(e);
} finally {
lock.unlock();
}
}
//入队
private void enqueue(E x) {
// assert lock.getHoldCount() == 1;
// assert items[putIndex] == null;
final Object[] items = this.items;
items[putIndex] = x;
if (++putIndex == items.length)
putIndex = 0;
count++;
//唤醒等待不为空的线程
notEmpty.signal();
}
2). take(): 获取队列中的元素
特点：
1).当队列为空时，阻塞当前调用线程。
noEmpty.await: 等待队列非空的时候
2).获取一个元素，唤醒一个生产线程。
noFull.singnal(): 唤醒一个等待队列不为满的线程
public E take() throws InterruptedException {
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
while (count == 0)
//线程进入等待状态，等待队列非空
notEmpty.await();
return dequeue();
} finally {
lock.unlock();
}
}
//出列
private E dequeue() {
// assert lock.getHoldCount() == 1;
// assert items[takeIndex] != null;
final Object[] items = this.items;
@SuppressWarnings("unchecked")
E x = (E) items[takeIndex];
items[takeIndex] = null;
if (++takeIndex == items.length)
takeIndex = 0;
count--;
if (itrs != null)
itrs.elementDequeued();
//唤醒一个等待队列不为满时的线
notFull.signal();
return x;
}
（2-4）：队列先进先出的控制
putIndex: 0 - item.length, count++
if (++putIndex == items.length)
putIndex = 0;
count++;
takeIndex：0 - item.length，count--
if (++takeIndex == items.length)
//控制着元素的先进先出
takeIndex = 0;
count--;
总结: 元素从0开始写入，从0开始读取，由count控制着元素的读取，当putIndex =
item.length时，只要count不等于item.length，那么item[0]的元素必定被消
费，当takeIndex = item.length时，只要count不等于0，item[0]必有元素存
在。
count: 0 - item.length,控制着是否读取元素或写入元素
三）、使用ArrayBlockingQueue来构建生产者 - 消费者模式
生产者：Producer
/**
* 生产者进程
*
* 生产者 - 消费者模式
* 共同维护一个存储队列
* 队列特点：
* 队列满时，阻塞生产者，线程进入等待状态。
* 队列为空时，阻塞消费者，线程进入等待状态。
*/
public class Producer extends Thread {
/**
* 生产者维护的生产队列，指明队列存储元素的大小
*/
protected ArrayBlockingQueue queue;
public Producer(ArrayBlockingQueue queue,String name) {
super(name);
this.queue = queue;
}
/**
* 生产者生产线程
*/
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(100);
Object obj = new Object();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在生产");
//模拟生产者的生产过程
queue.put(obj);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 生产了一件商品。。。");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
消费者：Consumer
/**
* 消费者线程，维护了一个消费队列
*/
public class Consumer extends Thread{
protected ArrayBlockingQueue queue;
public Consumer(ArrayBlockingQueue queue,String name) {
super(name);
this.queue = queue;
}
@Override
public void run() {
//模拟消费者线程进行消费
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 要开始消费了");
queue.take();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 消费了一件商品");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
启动线程：Client
/**
* 开启多个线程进行生产，开启多个线程进行消费
*/
public class Client {
public static void main(String[] args) {
ArrayBlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(20);
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(200);
Producer producer1 = new Producer(queue,"producer - 1");
Producer producer2 = new Producer(queue,"producer - 2");
Producer producer3 = new Producer(queue,"producer - 3");
Consumer consumer1 = new Consumer(queue,"consumer - 1");
Consumer consumer2 = new Consumer(queue,"consumer - 2");
Consumer consumer3 = new Consumer(queue,"consumer - 3");
//开启多个线程进行生产
executor.execute(producer1);
executor.execute(producer2);
executor.execute(producer3);
//开启多个线程进行消费
executor.execute(consumer1);
executor.execute(consumer2);
executor.execute(consumer3);
}
}
结果：
pool-1-thread-5 要开始消费了
pool-1-thread-4 要开始消费了
pool-1-thread-6 要开始消费了
pool-1-thread-1 正在生产
pool-1-thread-1 生产了一件商品。。。
pool-1-thread-2 正在生产
pool-1-thread-3 正在生产
pool-1-thread-5 消费了一件商品
pool-1-thread-6 消费了一件商品
pool-1-thread-4 消费了一件商品
pool-1-thread-2 生产了一件商品。。。
pool-1-thread-3 生产了一件商品。。。
结果分析：
消费者消费ArrayBlockingQueue的数据时，当队列为空的时候会阻塞当前的线程，当生产者生产了一件商品后会唤醒一个阻塞的线程。
练习代码github地址：https://github.com/slob-cow/java_performance_optimization/tree/master/Condition
