Java并发：Condition接口

Condition 接口与 Lock 配合实现了等待 / 通知模式，这个和 Object 的监视器方法（wait、notify、notifyAll 等方法）一样，都是实现了等待 / 通知模式，但这两者在使用的方式以及功能特性上还是有差别的。

Object 的监视器方法与 Condition 接口的对比
对比项	Object Monitor Methods	Condition
前置条件	获取对象的锁	调用Lock.lock()获取锁调用Lock.newCondition()获取Condition对象
调用方式	直接调用，如：Object.wait()	直接调用，如：condition.await()
等待队列个数	一个	多个
当前线程释放锁并进入等待状态	支持	支持
当前线程释放锁并进入等待状态，在等待状态中不响应中断	不支持	支持
当前线程释放锁并进入等待超时状态	支持	支持
当前现场释放锁并进入等待状态到将来某个时间	不支持	支持
唤醒等待队列中的一个线程	支持	支持
唤醒等待队列中的所有线程	支持	支持

在 Object 监视模型中，一个对象有一个同步队列和一个等待队列，而 AQS 拥有一个同步队列和多个等待队列。

Object 的监视模型：

Condition 的同步队列与等待队列：

Condition 部分方法以及描述：

方法名称	描述
void await() throws InterruptedException	当前线程进入等待状态，直到被通知（signal）或中断，当前线程才会进入运行状态且从此await方法返回（表明该线程已经获取了Condition对象对应的锁），包括：其他线程（调用了interrupt()方法中断了当前线程）调用该 Condition 的 signal() 或 signalAll()方法，而当前线程被选中唤醒
void awaitUninterruptibly()	当前线程进入等待状态，知道被通知，对中断不敏感
long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException	当前线程进入等待状态直到被通知、中断或者是超时，返回值代表剩余的时间，如果在nanosTimeout纳秒之前被唤醒，返回值是（nanosTimeout - 实际耗时）。若返回的是0或者负数，超时了。
boolean awaitUntil(Date deadline)	当前线程进入等待状态直到被通知、中断或者是到某个时间。没有到指定时间就被通知，返回true；否则，返回false
void signal()	唤醒一个等待在Condition上的线程，该线程从等待方法返回前必须获得与Condition相关的锁
void signalAll()	唤醒所有等待在Condition上的线程，能够从等待方法返回的线程必须获得与Condition相关联的锁

Condition 的实现

① 等待队列

前面的 Condition 的同步队列与等待队列，队列中的每个节点都包含一个线程引用，该线程就是在Condition对象上等待的线程，如果一个线程调用Condition.await()方法，那么该线程将会释放锁、构造成节点加入等待队列进入等待状态。同步队列和等待队列的节点类型都是AQS中的静态内部类Node。Condition是AQS中的静态内部类。

② 等待

调用Condition的await方法，会使当前线程进入等待队列并释放锁，同时线程状态变成等待状态。当从await方法返回时，当前线程一定获取了Condition相关联的锁。

 1     public final void await() throws InterruptedException {
 2             if (Thread.interrupted())
 3                 throw new InterruptedException();
 4             Node node = addConditionWaiter();　　　　// 当前线程加入等待队列
 5             int savedState = fullyRelease(node);　　// 释放同步状态，也就是释放锁
 6             int interruptMode = 0;
 7             while (!isOnSyncQueue(node)) {
 8                 LockSupport.park(this);
 9                 if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
10                     break;
11             }
12             if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
13                 interruptMode = REINTERRUPT;
14             if (node.nextWaiter != null) // 线程被取消的话要清除节点
15                 unlinkCancelledWaiters();
16             if (interruptMode != 0)
17                 reportInterruptAfterWait(interruptMode);
18         }

如果队列的角度来看await()方法，当调用await()方法时，相当于把同步队列的首节点（获取了锁的节点）移动到Condition的等待队列中，实际上是通过addConditionWaiter()方法把当前线程构造成一个新的节点并将其加入等待队列中。

③ 通知

调用该方法的前置条件是要获取了锁，方法首先用isHeldExclusively()检查，接着获取等待队列的首节点，将其移动到同步队列并使用LockSupport工具类唤醒节点中的线程。

1     public final void signal() {
2             if (!isHeldExclusively())
3                 throw new IllegalMonitorStateException();
4             Node first = firstWaiter;
5             if (first != null)
6                 doSignal(first);
7         }

1     private void doSignal(Node first) {
2             do {
3                 if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)
4                     lastWaiter = null;
5                 first.nextWaiter = null;
6             } while (!transferForSignal(first) &&
7                      (first = firstWaiter) != null);
8     }

 1     final boolean transferForSignal(Node node) {
 2         /*
 3          * 如果无法更改waitStatus，则该节点会被取消
 4          */
 5         if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))
 6             return false;
 7 
 8         /*
 9          * 拼接到队列上并尝试设置前任的waitStatus以指示线程（可能）正在等待。
10          * 如果取消或尝试设置waitStatus失败，请唤醒以重新同步
11          * （在这种情况下，waitStatus可能是暂时性且无害的错误）
12          */
13         Node p = enq(node);
14         int ws = p.waitStatus;
15         if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
16             LockSupport.unpark(node.thread);
17         return true;
18     }

节点从等待队列移动到同步队列：

Java并发：Condition接口

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