如影随形，但又捉摸不定的Condition源码剖析

2023-11-17 23:46:40

绪论

Java5之前，我们使用synchronized来控制同步，使用Object上的wait()、wait(long timeout)、notify()、notifyAll()方法来实现线程间通信。这种方式虽然简单易用，但是却不够灵活，而且容易导致死锁。

为了解决这些问题，Java5中引入了Condition类。Condition类提供了一种比传统synchronized更灵活的方式来实现线程间通信。它允许线程在满足某些条件时才被唤醒，从而避免了死锁的发生。

Condition的源码分析

Condition类的源码位于java.util.concurrent.locks包中。Condition类的定义如下：

public interface Condition {
    void await() throws InterruptedException;
    void awaitUninterruptibly();
    long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException;
    boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    void signal();
    void signalAll();
}

Condition接口定义了6个方法：

await()：使当前线程等待，直到其他线程调用signal()或signalAll()方法唤醒它。
awaitUninterruptibly()：与await()方法类似，但是它不会被中断。
awaitNanos(long nanosTimeout)：使当前线程等待一段时间，直到其他线程调用signal()或signalAll()方法唤醒它，或者等待时间超时。
await(long time, TimeUnit unit)：与awaitNanos(long nanosTimeout)方法类似，但是它使用更高级的时间单位。
signal()：唤醒一个在Condition上等待的线程。
signalAll()：唤醒所有在Condition上等待的线程。

Condition的工作原理

Condition的工作原理是基于一个叫做“等待队列”的数据结构。等待队列是一个双向链表，它存储了所有在Condition上等待的线程。当一个线程调用await()方法时，它会将自己添加到等待队列的尾部，然后进入等待状态。当其他线程调用signal()或signalAll()方法时，等待队列中的线程会被唤醒。

唤醒的线程会从等待队列中删除自己，然后继续执行。如果等待队列中没有线程，那么signal()或signalAll()方法不会有任何效果。

如何使用Condition

Condition类可以用来实现各种各样的并发编程模式。下面我们介绍两种最常见的模式：生产者-消费者模式和读写锁模式。

生产者-消费者模式

生产者-消费者模式是一种经典的并发编程模式。在这种模式中，生产者线程负责生产数据，消费者线程负责消费数据。生产者线程将数据存储在一个共享缓冲区中，消费者线程从共享缓冲区中读取数据。

为了实现生产者-消费者模式，我们可以使用Condition类来控制生产者线程和消费者线程的同步。生产者线程在共享缓冲区已满时调用Condition类的await()方法进入等待状态，消费者线程在共享缓冲区为空时调用Condition类的await()方法进入等待状态。当生产者线程将数据存储到共享缓冲区中时，它调用Condition类的signal()方法唤醒消费者线程。当消费者线程从共享缓冲区中读取数据时，它调用Condition类的signal()方法唤醒生产者线程。

读写锁模式

读写锁模式是一种并发编程模式，它允许多个线程同时读取共享数据，但是只允许一个线程同时写入共享数据。

为了实现读写锁模式，我们可以使用Condition类来控制读写锁。当一个线程想要读取共享数据时，它调用Condition类的await()方法进入等待状态，直到读写锁被释放。当一个线程想要写入共享数据时，它调用Condition类的await()方法进入等待状态，直到读写锁被释放，并且没有其他线程正在读取共享数据。

当一个线程释放读写锁时，它调用Condition类的signal()方法唤醒所有在Condition上等待的线程。