AQS条件队列：揭开同步背后交织的条件谜题

2024-01-06 03:25:12

AQS 条件队列：同步机制中的秘密守护者

简介

在 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）的同步王国中，条件队列扮演着不可或缺的角色。作为同步队列的隐秘盟友，条件队列负责处理线程之间的条件等待和唤醒机制，让线程在恰当的时机同心协力。

条件队列：揭开它的面纱

条件队列，顾名思义，是用于存储条件对象的队列。这些条件对象负责监控和发出唤醒信号，当特定条件满足时，等待队列中的线程将被从沉睡中唤醒。

运作原理：交织的舞蹈

条件队列的工作原理与同步队列如出一辙，采用链表结构。每个队列元素包含一个条件对象和一个等待线程队列。当线程调用 await() 方法进入条件队列时，它会耐心等待条件对象的唤醒信号。当另一个线程调用 signal() 或 signalAll() 方法时，条件对象会发出通知，等待队列中的线程将被唤醒，继续执行。

应用场景：无限的可能性

条件队列在同步机制中可谓大显身手，应用场景广泛无垠。举几个例子：

生产者-消费者模型： 条件队列协调生产者和消费者的步调，防止数据丢失或重复消费。
互斥锁： 条件队列保证同一时刻只有一个线程访问临界区，防止竞争冲突。
等待-通知模型： 线程之间无缝通信，一个线程等待另一个线程发出的唤醒信号。

优点：释放同步的潜力

条件队列的优点不容忽视：

操作简便： API 设计简单易懂，轻松实现多种同步场景。
效率至上： 高效的实现确保了高并发场景下的稳定运行。
扩展无忧： 强大的可扩展性，支持大量线程同时等待唤醒。

局限性：警惕隐藏的陷阱

尽管优势显赫，但条件队列也并非完美无缺：

死锁危机： 如果线程在调用 await() 时忘记释放锁，可能会引发死锁。
饥饿可能： 当条件队列中等待线程过多时，某些线程可能会长时间得不到唤醒，陷入饥饿状态。

代码示例：实践中的力量

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

public class Example {
    private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private static Condition condition = lock.newCondition();

    public static void main(String[] args) {
        Thread producer = new Thread(() -> {
            lock.lock();
            try {
                // 等待条件满足
                condition.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        });

        Thread consumer = new Thread(() -> {
            lock.lock();
            try {
                // 唤醒等待线程
                condition.signal();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        });

        producer.start();
        consumer.start();
    }
}