多线程笔记(十七)：JUC 之 Condition 使用 + 原理分析

前言

       在 多线程笔记(十)：wait()/notify()/notifyAll() 的用法 中，我们有介绍了 wait()、notify()方法的使用。

       在使用 Lock 锁之前，我们使用最多的同步方式就是 synchronized 关键字来实现同步方式了。然后配合 Object 的 wait()、notify()、notifyAll()方法，来实现线程的等待、唤醒操作

       现在我们已经了解了基于JUC工具包的Lock锁、AQS、CAS 等内容后，我们再来介绍一下这个 Condition 接口。

Condition介绍

       Condition 是伴随着JUC工具包，在Java 1.5 中才出现的。它用来替代传统的 Object 的 wait()、notify() 等来实现线程之间的协作。相比使用 Object 的 wait()、notify()、notifyAll()，使用 Condition的 await()、signal()、signalAll() 这种方式来实现线程之间的协作会更加的安全和高效。因为 Condition 也是基于AQS来实现的，所以通常来说比较推荐使用Condition，阻塞队列实际上是使用了Condition来模拟线程间协作。

        Condition 是一个接口，常用的方法就是 await()、signal()和signalAll()方法了。如果你想使用 Condition来实现线程之间的协作，因为 Condition 依赖于 Lock 接口，我们需要使用 lock.newCondition() 的方式来生成一个 Condition 类，然后使用新建的condition类来调用 await()、signal()等方法。但是这些都必须在先获得锁的情况下操作，即这些操作必须在 lock.lock() 和 lock.unlock() 之间才可以使用。

Condition 和 Object 对应关系

对应关系	Condition	Object
等待	await()	await()
唤醒	signal()	notify()
唤醒全部等待线程	signalAll()	notifyAll()

使用操作过程

1. Condition 提供了 await() 方法将当前线程阻塞，提供了 signal()方法用于其他线程将已经阻塞的一个线程唤醒，signalAll()方法唤醒所有阻塞的线程；
2. Condition需要结合 Lock 来一起使用；
3. 线程调用 await()方法前必须获得锁，调用 await()方法时，将线程构造成 Node 节点加入到 AQS 的等待队列，同时释放锁，并使用 LockSupport.park() 方式来挂起当前线程；
4. 其他线程调用 signal() 方法前，也必须先获得锁。当执行 signal() 方法时将 Condition 等待队列的 Node 节点移入到 AQS 的同步队列，当获得锁的线程释放锁时，将唤醒 AQS 同步队列的下个节点，并将下个节点设置为 head 节点，移除上一个已经释放锁的线程

Condtion图示

       Condition 提供的 await() 和 signal() 等方法，主要涉及到 AQS 同步队列 和 Condition 队列 之间等待线程关系交互。如下是两个队列具体干嘛的介绍。

Condition队列：用于存储处于等待状态的队列；          AQS队列：用于存储即将要获得锁的线程。

        如下图示过程，即为源码分析后得到的结果。为便于理解，此处不再进行源码分析。请看下图，你会很清楚的了解的。

Condition Demo

/**
 * await()线程
 */
public class ThreadWait extends Thread {

    private Lock lock;
    private Condition condition;

    public ThreadWait(Lock lock, Condition condition) {
        this.lock = lock;
        this.condition = condition;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            lock.lock();
            System.out.println("开始执行 thread wait");
            try {
                condition.await();//此处有两个作用：1.使得当前的线程去阻塞   2.会释放锁(源码使用的LockSupport.unpark()方法)
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("执行结束 thread wait");
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

/**
 * signal()线程
 */
public class ThreadSignal extends Thread{

    private Lock lock;
    private Condition condition;

    public ThreadSignal(Lock lock, Condition condition) {
        this.lock = lock;
        this.condition = condition;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            lock.lock();
            System.out.println("开始执行 thread signal");
            condition.signal();//阻塞
            System.out.println("执行结束 thread signal");
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

/**
 * 测试await(),signal()
 */
public class test {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //定义Lock
        Lock lock = new ReentrantLock();
        //通过 lock.newCondition() 获得Condition对象(Lock和Condition必须同时使用)
        Condition condition = lock.newCondition();

        //Wait线程
        ThreadWait waitThread = new ThreadWait(lock,condition);
        waitThread.start();
        //Signal线程
        ThreadSignal notifyThread = new ThreadSignal(lock,condition);
        notifyThread.start();
        //Signal线程等待Wait线程启动(避免Signal线程先启动导致阻塞)
        notifyThread.join();
    }
}

测试结果

开始执行 thread wait
开始执行 thread signal
执行结束 thread signal
执行结束 thread wait

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建议

      请对比：多线程笔记(十)：wait()/notify()/notifyAll() 的用法 学习

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Condition 使用 + 原理分析，介绍到此为止

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