Java多线程条件对象Condition，同步等待通知机制详解

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2023-11-25 21:14:57

Condition：Java 多线程编程的协调神器

在 Java 多线程编程中，协调线程之间的协作至关重要，而 Condition 对象正是为此而生的。作为一种强大的同步工具，它允许线程等待特定的条件满足后再继续执行。

Condition 的工作原理

Condition 与 Java 内置的 wait() 和 notify() 方法类似，但更为灵活。与后者不同的是，Condition 必须与 Lock 对象结合使用。

Lock 对象负责对共享资源提供互斥访问，而 Condition 则允许线程等待特定的条件被满足。具体流程如下：

获取锁： 线程先获取与 Condition 关联的 Lock 的锁。
检查条件： 线程检查 Condition 指定的条件是否为真。若不是，则线程进入等待状态。
释放锁： 等待期间，线程释放锁，允许其他线程访问共享资源。
被唤醒： 当条件为真时，另一个线程调用 signal() 或 signalAll() 方法唤醒等待的线程。
重新获取锁： 被唤醒的线程重新获取锁，然后继续执行。

Condition 的使用方法

Condition 接口提供了三个主要方法：

await()： 使当前线程进入等待状态，直到条件为真或被中断。
signal()： 唤醒一个等待该 Condition 的线程。
signalAll()： 唤醒所有等待该 Condition 的线程。

Condition 的应用场景

Condition 在多线程编程中有着广泛的应用，包括：

生产者-消费者模型： 协调多个线程同时生产和消费共享资源。
读写锁： 允许多个线程并发读取共享资源，但只允许一个线程写入。
阻塞队列： 线程在队列为空或已满时进入等待状态。
定时任务： 线程在指定时间或事件发生后被唤醒。

代码示例：生产者-消费者模型

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

public class ProducerConsumer {

    private final Lock lock = new ReentrantLock();
    private final Condition notFull = lock.newCondition();
    private final Condition notEmpty = lock.newCondition();
    private Queue<Integer> queue;

    public void produce(Integer item) throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (queue.size() == MAX_SIZE) {
                notFull.await();
            }
            queue.add(item);
            notEmpty.signal();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public Integer consume() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (queue.isEmpty()) {
                notEmpty.await();
            }
            Integer item = queue.remove();
            notFull.signal();
            return item;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}