解密 Condition 源码：如何用 AQS 实现多线程条件等待

引言

在 Java 并发编程中，线程通信和同步是两个非常重要的概念。Condition 是 Java 提供的一个多线程协调通信工具类，它允许某些线程一起等待某个条件满足后再继续执行。在本文中，我们将深入探索 Condition 的源码，揭示其内部的工作原理，并探讨如何使用 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）来实现多线程条件等待。

Condition 源码分析

Condition 的源码位于 java.util.concurrent.locks 包中，它是一个接口，定义了几个用于多线程条件等待的方法。这些方法包括：

• await()：使当前线程等待，直到某个条件满足。
• awaitUninterruptibly()：使当前线程等待，直到某个条件满足，并且在此期间不会被中断。
• awaitNanos(long nanosTimeout)：使当前线程等待指定的时间，直到某个条件满足。
• awaitUntil(Date deadline)：使当前线程等待，直到某个条件满足，或者达到指定的时间截止。
• signal()：唤醒一个在等待条件的线程。
• signalAll()：唤醒所有在等待条件的线程。

AQS 简介

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是 Java 并发编程中一个非常重要的类，它提供了一套用于构建锁和同步器的框架。AQS 的核心思想是使用一个队列来管理等待线程，并通过一个状态变量来表示锁的状态。Condition 就是利用 AQS 来实现多线程条件等待的。

Condition 的实现原理

Condition 的实现原理是基于 AQS 的队列和状态变量。当一个线程调用 await() 方法时，它会将自己添加到 AQS 的队列中，然后释放锁并进入等待状态。当某个条件满足时，其他线程可以通过调用 signal() 或 signalAll() 方法来唤醒队列中的线程。被唤醒的线程会重新获得锁，然后继续执行。

使用 Condition 的示例

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

public class ConditionExample {

    private final Lock lock = new ReentrantLock();
    private final Condition condition = lock.newCondition();
    private boolean conditionMet = false;

    public void awaitCondition() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (!conditionMet) {
                condition.await();
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void signalCondition() {
        lock.lock();
        try {
            conditionMet = true;
            condition.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ConditionExample example = new ConditionExample();

        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            try {
                example.awaitCondition();
                System.out.println("Condition met!");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            try {
                Thread.sleep(1000);
                example.signalCondition();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

在这个示例中，我们使用 Condition 来实现一个简单的多线程协调通信的场景。线程 1 会调用 awaitCondition() 方法来等待条件满足，而线程 2 会调用 signalCondition() 方法来唤醒线程 1。

总结

Condition 是 Java 并发编程中常用的多线程协调通信工具类，它允许某些线程一起等待某个条件满足后再继续执行。Condition 的实现原理是基于 AQS 的队列和状态变量。在本文中，我们深入剖析了 Condition 的源码，揭示了其内部的工作原理，并探讨了如何使用 AQS 来实现多线程条件等待。