Condition 是一个多线程协调通信的工具类，可以让某些线 程一起等待某个条件（condition），只有满足条件时，线程 才会被唤醒，它通常与Lock（锁）一起使用，用于在多个线程之间协调和同步访问共享资源。Condition 接口提供了类似于Object.wait()和Object.notify()方法的机制，但是它更加灵活，可以在等待和通知的过程中更精细地控制线程。Condition 接口提供了以下方法：
await()：使当前线程等待，直到其他线程调用signal()或signalAll()方法来唤醒它。awaitUninterruptibly()：与await()类似，但是它不会因为线程的中断而返回。signal()：唤醒一个等待在该条件上的线程，如果有多个线程等待，只唤醒其中一个线程。signalAll()：唤醒所有等待在该条件上的线程。awaitNanos(long nanosTimeout)：在指定的时间内等待，如果在超时时间之前没有被唤醒，则返回。
Condition 的典型用法是在一个Lock对象上创建多个条件，每个条件代表不同的等待队列。线程可以等待特定条件的发生，从而在特定的时刻获取锁。例如，如果多个线程需要访问一个有限资源池，可以为每个资源池创建一个条件，并让线程等待对应的条件。当一个资源可用时，可以使用对应的条件来通知等待该资源的线程，使其能够获取该资源。
Condition使用示例
package org.example;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class Example {
private final Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();
private final Lock lock = new ReentrantLock();
private final Condition condition = lock.newCondition();
public void produce() {
int i = 0;
while (true) {
lock.lock();
i++;
// 等待队列不满
while (queue.size() == 3) {
try {
condition.await();
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
// 生产一个元素
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
queue.add(i);
System.out.println("Produced: " + i);
// 唤醒一个等待的消费者线程
condition.signal();
lock.unlock();
}
}
public void consume() {
while (true) {
// 等待队列不为空
lock.lock();
while (queue.isEmpty()) {
try {
condition.await();
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
// 消费一个元素
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
int num = queue.remove();
System.out.println("Consumed: " + num);
// 唤醒一个等待的生产者线程
condition.signal();
lock.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) {
Example example = new Example();
Thread t = new Thread(example::produce);
Thread t1 = new Thread(example::consume);
t.start();
t1.start();
}
}
如上代码所示当队列的商品已经超过3个了则会阻塞生产者的线程不能再生产了，此时会阻塞线程，然后这个时候消费者就可以重新抢占到线程然后开始消费
Condition源码分析
await源码
public final void await() throws InterruptedException {
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
//创建了一个新节点数据结构还是一个链表（如下图所示）
Node node = addConditionWaiter();
//释放当前的锁并唤醒AQS队列中的一个线程
int savedState = fullyRelease(node);
int interruptMode = 0;
//如果当前结点不在AQS队列中则阻塞当前线程
while (!isOnSyncQueue(node)) {
LockSupport.park(this);
if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
break;
}
if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
interruptMode = REINTERRUPT;
if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
// 如果node 的下一个等待者不是null, 则进行清理Condition 队列上的节点
unlinkCancelledWaiters();
if (interruptMode != 0)
reportInterruptAfterWait(interruptMode);
}
中间最重要的代码是while循环,这里判断条件是当前的这个结点是不是在等待队列中，正常情况下肯定不是的，所以此时会阻塞当前线程等待被唤起
condition节点结构图
addConditionWaiter
这里很简单就是创建一个新的节点，然后维护节点链表，其中会将取消的节点清理掉
fullyRelease
final int fullyRelease(Node node) {
boolean failed = true;
try {
int savedState = getState();
if (release(savedState)) {
failed = false;
return savedState;
} else {
throw new IllegalMonitorStateException();
}
} finally {
if (failed)
node.waitStatus = Node.CANCELLED;
}
}
protected final boolean tryRelease(int releases) {
int c = getState() - releases;
if (Thread.currentThread() != getExclusiveOwnerThread())
throw new IllegalMonitorStateException();
boolean free = false;
if (c == 0) {
free = true;
setExclusiveOwnerThread(null);
}
setState(c);
return free;
}
public final boolean release(int arg) {
if (tryRelease(arg)) {
Node h = head;
if (h != null && h.waitStatus != 0)
unparkSuccessor(h);
return true;
}
return false;
}
就是将AQS的state置为0和exclusiveOwnerThread置为null,标识当前锁没有人占用然后就是unpark-AQS中的头节点就是队伍的第一个线程。
signal源码
public final void signal() {
if (!isHeldExclusively())
throw new IllegalMonitorStateException();
Node first = firstWaiter;
//找到第一个等待的节点
if (first != null)
doSignal(first);
}
private void doSignal(Node first) {
do {
if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)
lastWaiter = null;
first.nextWaiter = null;
} while (!transferForSignal(first) &&
(first = firstWaiter) != null);
}
这里其实就是去除第一个节点然后再修改一下condition链表如下图所示
transferForSignal
final boolean transferForSignal(Node node) {
/*
* If cannot change waitStatus, the node has been cancelled.
*/
//这里就是将结点的等待状态修改成初始状态0
if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))
return false;
/*
* Splice onto queue and try to set waitStatus of predecessor to
* indicate that thread is (probably) waiting. If cancelled or
* attempt to set waitStatus fails, wake up to resync (in which
* case the waitStatus can be transiently and harmlessly wrong).
*/
//这里就是将等待的这个节点添加到AQS队列中
Node p = enq(node);
int ws = p.waitStatus;
//这里将node的上一个结点的等待状态设置成SIGNAL
if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
//需要注意的是正常情况下是不在这里unpark的，而是放到AQS队列中等待unpark
LockSupport.unpark(node.thread);
return true;
}
这里很多人都会以为在这里执行了LockSupport.unpark(node.thread);所以唤醒了线程，其实不是，正常情况下还是要放到AQS队列中等待unpark，比如当前线程unlock了，如果刚好是当前线程可以抢占锁了此时就会unpark当前线程
private Node enq(final Node node) {
for (;;) {
Node t = tail;
if (t == null) { // Must initialize
if (compareAndSetHead(new Node()))
tail = head;
} else {
node.prev = t;
if (compareAndSetTail(t, node)) {
t.next = node;
return t;
}
}
}
}
Condition原理总结
就是在维护两个队列配合使用LockSupport.unpark(node.thread);和LockSupport.park(node.thread);两个方法，具体逻辑图如下：