剖析 Java 并发编程中的 Condition 接口：锁机制的幕后功臣

2024-01-12 00:33:02

引言

在 Java 并发编程领域，锁机制是协调线程交互的关键。除了鼎鼎大名的 Lock 接口外，Condition 接口也扮演着举足轻重的角色。它与 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）携手合作，共同构筑了锁机制的基础框架。本文将深入剖析 Condition 接口，揭开其作为幕后功臣的奥秘。

Condition 接口概述

Condition 接口提供了一组方法，允许线程在特定的条件满足时进行等待或唤醒操作。它主要用于以下场景：

等待条件满足： 线程可以等待特定条件满足，如队列非空或资源可用。
唤醒等待线程： 当条件满足时，可以唤醒正在等待的线程继续执行。

Condition 与 AQS 的协作

Condition 接口与 AQS 密切协作。AQS 提供了同步锁的基础设施，而 Condition 则利用 AQS 实现特定条件的等待和唤醒机制。具体来说，Condition 维护了一个等待队列，当线程调用 await() 方法时，它会被添加到等待队列中并释放锁。当条件满足时，调用 signal() 或 signalAll() 方法将唤醒等待队列中的线程。

使用 Condition 实例

要使用 Condition，需要先从 Lock 对象获取一个 Condition 实例：

Lock lock = ...;
Condition condition = lock.newCondition();

然后，就可以使用以下方法操作 Condition：

await()： 等待条件满足。
signal()： 唤醒一个等待线程。
signalAll()： 唤醒所有等待线程。

示例：生产者消费者模型

以下是一个使用 Condition 实现生产者消费者模型的示例：

class ProducerConsumer {
    private final Object lock = new Object();
    private final Condition full = lock.newCondition();
    private final Condition empty = lock.newCondition();
    private Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();

    public void produce() {
        synchronized (lock) {
            while (queue.size() == MAX_SIZE) {
                try {
                    full.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            queue.add(1);
            empty.signal();
        }
    }

    public int consume() {
        synchronized (lock) {
            while (queue.isEmpty()) {
                try {
                    empty.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            return queue.remove();
        }
    }
}