核心内容摘要
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每个对象都可以调用 Object 的 wait/notify 方法来实现等待/通知机制。
而 Condition 接口也提供了类似的方法。
Condition 接口一共提供了以下 7 个方法await()线程等待直到被通知或者中断。
类似于Object.wait()。
awaitUninterruptibly()线程等待直到被通知即使在等待时被中断也不会返回。
没有与之对应的 Object 方法。
await(long time, TimeUnit unit)线程等待指定的时间或被通知或被中断。
类似于Object.wait(long timeout)但提供了更灵活的时间单位。
awaitNanos(long nanosTimeout)线程等待指定的纳秒时间或被通知或被中断。
没有与之对应的 Object 方法。
awaitUntil(Date deadline)线程等待直到指定的截止日期或被通知或被中断。
没有与之对应的 Object 方法。
signal()唤醒一个等待的线程。
类似于Object.notify()。
signalAll()唤醒所有等待的线程。
类似于Object.notifyAll()。
以下是Object 类的主要方法我们来做一下对比wait()线程等待直到被通知或者中断。
wait(long timeout)线程等待指定的时间或被通知或被中断。
wait(long timeout, int nanos)线程等待指定的时间或被通知或被中断。
notify()唤醒一个等待的线程。
notifyAll()唤醒所有等待的线程。
Condition 源码分析要想深入理解 Condition 的
实现原理就需要挖掘一下 Condiiton 的源码。
创建一个 Condition 对象可以通过lock.newCondition()来创建这个方法实际上会 new 一个ConditionObject的对象ConditionObject 是 AQS 的一个内部类我们就拿 ReentrantLock 来举例说明吧。
public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable { abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer { final ConditionObject newCondition() { return new ConditionObject(); } } public Condition newCondition() { return sync.newCondition(); } }AQS 内部维护了一个先进先出FIFO的双端队列并使用了两个引用 head 和 tail 用于标识队列的头部和尾部。
Condition 内部也使用了同样的方式内部维护了一个先进先出FIFO的单向队列我们把它称为等待队列。
所有调用 await 方法的线程都会加入到等待队列中并且线程状态均为等待状态。
firstWaiter 指向首节点lastWaiter 指向尾节点源码如下public class ConditionObject implements Condition, java.io.Serializable { private static final long serialVersionUID 1173984872572414699L; /** First node of condition queue. */ private transient Node firstWaiter; /** Last node of condition queue. */ private transient Node lastWaiter; }Node 中的 nextWaiter 指向队列中的下一个节点。
并且进入到等待队列的 Node 节点状态都会被设置为 CONDITION。
同时还有一点需要注意我们可以多次调用newCondition()方法创建多个 Condition 对象也就是一个 lock 可以持有多个等待队列。
而如果是 Object 方式的话就只能有一个同步队列和一个等待队列。
因此ReentrantLock 等 AQS 是可以持有一个同步队列和多个等待队列的new 多个 Condition 就行了。
示意图如下AQS持有多个Condition持有多个等待队列的好处是什么呢我们可以通过下面这个例子来说明public class BoundedBufferT { private final LinkedListT buffer; // 使用 LinkedList 作为缓冲区 private final int capacity; // 缓冲区最大容量 private final ReentrantLock lock; // 互斥锁 private final Condition notEmpty; // 缓冲区非空条件 private final Condition notFull; // 缓冲区非满条件 public BoundedBuffer(int capacity) { this.capacity capacity; this.buffer new LinkedList(); this.lock new ReentrantLock(); this.notEmpty lock.newCondition(); this.notFull lock.newCondition(); } // 放入一个元素 public void put(T item) throws InterruptedException { lock.lock(); try { // 如果缓冲区满等待 while (buffer.size() capacity) { notFull.await(); } buffer.add(item); // 通知可能正在等待的消费者 notEmpty.signal(); } finally { lock.unlock(); } } // 取出一个元素 public T take() throws InterruptedException { lock.lock(); try { // 如果缓冲区空等待 while (buffer.isEmpty()) { notEmpty.await(); } T item buffer.removeFirst(); // 通知可能正在等待的生产者 notFull.signal(); return item; } finally { lock.unlock(); } } }考虑这个简单的有界缓冲区 BoundedBuffer其中生产者放入元素消费者取出元素。
我们将使用两个 Condition一个表示缓冲区不为空用于消费者等待另一个表示缓冲区不满用于生产者等待。
生产者调用 put 方法放入元素如果缓冲区已满则等待 notFull 条件。
消费者调用 take 方法取出元素如果缓冲区为空则等待 notEmpty 条件。
当一个元素被放入或取出时相应的条件会发出信号唤醒等待的线程。
使用多个 Condition 对象的主要优点是为锁提供了更细粒度的控制可以实现更复杂的同步场景比如上面提到的有界缓冲区。