java 线程 Lock 锁使用Condition实现线程的等待（await）与通知(signal)

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一、Condition 类

在前面我们学习与synchronized锁配合的线程等待（Object.wait）与线程通知(Object.notify),那么对于JDK1.5 的 java.util.concurrent.locks.ReentrantLock 锁，JDK也为我们提供了与此功能相应的类java.util.concurrent.locks.Condition。Condition与重入锁是通过lock.newCondition()方法产生一个与当前重入锁绑定的Condtion实例，我们通知该实例来控制线程的等待与通知。该接口的所有方法：

public interface Condition {
//使当前线程加入 await() 等待队列中，并释放当锁，当其他线程调用signal()会重新请求锁。与Object.wait()类似。
void await() throws InterruptedException; //调用该方法的前提是，当前线程已经成功获得与该条件对象绑定的重入锁，否则调用该方法时会抛出IllegalMonitorStateException。
//调用该方法后，结束等待的唯一方法是其它线程调用该条件对象的signal()或signalALL()方法。等待过程中如果当前线程被中断，该方法仍然会继续等待，同时保留该线程的中断状态。
void awaitUninterruptibly(); // 调用该方法的前提是，当前线程已经成功获得与该条件对象绑定的重入锁，否则调用该方法时会抛出IllegalMonitorStateException。
//nanosTimeout指定该方法等待信号的的最大时间（单位为纳秒）。若指定时间内收到signal()或signalALL()则返回nanosTimeout减去已经等待的时间；
//若指定时间内有其它线程中断该线程，则抛出InterruptedException并清除当前线程的打断状态；若指定时间内未收到通知，则返回0或负数。
long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException; //与await()基本一致，唯一不同点在于，指定时间之内没有收到signal()或signalALL()信号或者线程中断时该方法会返回false;其它情况返回true。
boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException; //适用条件与行为与awaitNanos(long nanosTimeout)完全一样，唯一不同点在于它不是等待指定时间，而是等待由参数指定的某一时刻。
boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException; //唤醒一个在 await()等待队列中的线程。与Object.notify()相似
void signal(); //唤醒 await()等待队列中所有的线程。与object.notifyAll()相似
void signalAll();
}

二、使用

1、await() 等待与 singnal()通知

package com.jalja.org.base.Thread; import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; /**
* Condition 配合Lock 实现线程的等待与通知
*/
public class ConditionTest{
public static ReentrantLock lock=new ReentrantLock();
public static Condition condition =lock.newCondition();
public static void main(String[] args) {
new Thread(){
@Override
public void run() {
lock.lock();//请求锁
try{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"==》进入等待");
condition.await();//设置当前线程进入等待
}catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally{
lock.unlock();//释放锁
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"==》继续执行");
}
}.start();
new Thread(){
@Override
public void run() {
lock.lock();//请求锁
try{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=》进入");
Thread.sleep(2000);//休息2秒
condition.signal();//随机唤醒等待队列中的一个线程
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"休息结束");
}catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally{
lock.unlock();//释放锁
}
}
}.start();
}
}

执行结果：

Thread-0==》进入等待
Thread-1=》进入
Thread-1休息结束
Thread-0==》继续执行

流程：在调用await()方法前线程必须获得重入锁（第17行代码），调用await()方法后线程会释放当前占用的锁。同理在调用signal()方法时当前线程也必须获得相应重入锁（代码32行），调用signal()方法后系统会从condition.await()等待队列中唤醒一个线程。当线程被唤醒后，它就会尝试重新获得与之绑定的重入锁，一旦获取成功将继续执行。所以调用signal()方法后一定要释放当前占用的锁（代码41行），这样被唤醒的线程才能有获得锁的机会，才能继续执行。

三、JDK中对Condition 的使用

我们来看看java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

基于数组的阻塞队列实现，在ArrayBlockingQueue内部，维护了一个定长数组，以便缓存队列中的数据对象，这是一个常用的阻塞队列，除了一个定长数组外，ArrayBlockingQueue内部还保存着两个整形变量，分别标识着队列的头部和尾部在数组中的位置。

看看他的put方法：

public void put(E e) throws InterruptedException {
checkNotNull(e);//对传入元素的null判断
final ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();//对put()方法做同步
try {
while (count == items.length)//如果队列已满
notFull.await();//让当前添加元素的线程进入等待状态
insert(e);// 如果有其他线程调用signal() 通知该线程，则进行添加行为
} finally {
lock.unlock();//释放锁
}
} private E extract() {
final Object[] items = this.items;
E x = this.<E>cast(items[takeIndex]);
items[takeIndex] = null;
takeIndex = inc(takeIndex);
--count;
notFull.signal();//唤醒一个在Condition等待队列中的线程
return x;
}