Condition 详细介绍

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Condition 接口是 Java 中 java.util.concurrent.locks 包的一部分,与 ReentrantLock 配合使用来实现线程间的协调。Condition 提供了类似于传统的 Object 类的 wait()notify()notifyAll() 的功能,但更加灵活和强大。下面是对 Condition 的详细介绍:

1. 创建和使用

Condition 对象是通过 ReentrantLocknewCondition() 方法创建的。一个 ReentrantLock 可以创建多个 Condition 对象,从而支持多个等待队列和更复杂的线程协调机制。

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();

2. 主要方法

Condition 提供了一些用于线程等待和通知的方法:

  • await():使当前线程进入等待状态,直到被通知(signal)或被中断。必须在锁定的情况下调用,否则会抛出 IllegalMonitorStateException

  • await(long time, TimeUnit unit):使当前线程等待指定的时间。如果在这段时间内没有被通知或中断,则返回 false

  • awaitUninterruptibly():使当前线程进入等待状态,直到被通知为止,不响应中断。

  • awaitNanos(long nanosTimeout):使当前线程等待指定的纳秒时间。

  • awaitUntil(Date deadline):使当前线程等待直到指定的截止日期。

  • signal():唤醒一个等待在这个条件上的线程。必须在锁定的情况下调用,否则会抛出 IllegalMonitorStateException

  • signalAll():唤醒所有等待在这个条件上的线程。

3. 使用场景

Condition 通常用于实现复杂的线程同步机制,例如生产者-消费者模式、读写锁等。在这些场景中,Condition 提供了对多个等待队列的支持,可以根据不同的条件进行线程的等待和唤醒。

4. 示例代码 一些阻塞方法的实现原理

以下是一个简单的生产者-消费者示例,演示了如何使用 Condition 来协调线程:

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

public class BoundedBuffer {
    private final Lock lock = new ReentrantLock();
    private final Condition notFull = lock.newCondition();
    private final Condition notEmpty = lock.newCondition();
    private final Object[] items = new Object[100];
    private int putptr, takeptr, count;

    public void put(Object x) throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (count == items.length) {
                notFull.await();
            }
            items[putptr] = x;
            if (++putptr == items.length) putptr = 0;
            ++count;
            notEmpty.signal();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public Object take() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (count == 0) {
                notEmpty.await();
            }
            Object x = items[takeptr];
            if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;
            --count;
            notFull.signal();
            return x;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

在这个例子中,notFullnotEmpty 是两个 Condition 对象,用于在缓冲区满或空时协调生产者和消费者线程的执行。生产者在缓冲区满时等待,直到消费者消耗了一个元素;消费者在缓冲区空时等待,直到生产者放入了一个元素。

5. 注意事项

  • Conditionawait()signal() 方法必须在拥有锁的情况下调用。
  • 使用 Condition 对象时,需要确保在 finally 块中释放锁,以防止死锁。
  • Condition 提供的功能比 Objectwait()notify() 更加灵活,适合复杂的并发控制场景。

6. 参考

ReentrantLock 锁详细介绍