深入理解AQS中的Condition，全面剖析其等待与唤醒功能

2023-09-23 14:02:50

Condition：解锁多线程编程的新境界

前言

在多线程编程的世界中，协调多个并发线程是一项艰巨的任务。Condition接口横空出世，为我们提供了一种优雅的方式来管理线程的等待和唤醒，使多线程编程变得更加直观和高效。

Condition的本质

Condition本质上是一个允许线程等待和被唤醒的机制。它与Lock接口携手合作，提供与synchronized相同的能力，但却更为灵活和强大。Condition维护着一个等待队列，线程可以排队等待条件满足时被唤醒。

原理揭秘

Condition基于AQS（AbstractQueuedSynchronizer）的队列结构实现。当线程调用Condition的await方法时，它将自己添加到等待队列并进入休眠状态。当另一个线程调用Condition的signal或signalAll方法时，等待队列中的线程将被唤醒。

方法详解

Condition接口提供了三个主要方法：

await： 使当前线程等待，直到另一个线程调用signal或signalAll将其唤醒。
signal： 唤醒等待队列中第一个等待的线程。
signalAll： 唤醒等待队列中所有等待的线程。

应用场景

Condition在各种多线程场景中大放异彩，包括：

生产者-消费者模式： 协调生产者线程和消费者线程之间的交互。
读写锁： 允许多个读者同时访问共享资源，而写操作独占资源。

优点剖析

Condition带来了以下优势：

高效的等待机制： 防止线程忙等待，提高程序性能。
灵活的线程控制： 精细控制等待线程的唤醒时机。
与Lock的无缝协作： 与Lock接口无缝协作，实现更复杂的同步方案。

缺点审视

Condition也并非完美，存在一些缺点：

复杂性： 比synchronized更复杂，需要更多代码编写。
死锁风险： 使用不当会导致死锁，需要谨慎使用。

示例代码

下面是一个示例代码，展示了Condition在生产者-消费者模式中的应用：

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

    public void produce(int item) {
        synchronized (lock) {
            queue.add(item);
            condition.signal();
        }
    }

    public int consume() {
        synchronized (lock) {
            while (queue.isEmpty()) {
                try {
                    condition.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    // 处理中断异常
                }
            }
            return queue.remove();
        }
    }
}