目錄一、condition 介紹及demo二、Condition接口     三、condition實(shí)現(xiàn)分析3.1、等待隊(duì)列3.2、等待3.3、通知一、condition 介紹及demo

Condition是在java 1.5中才出現(xiàn)的，它用來(lái)替代傳統(tǒng)的Object的wait()、notify()實(shí)現(xiàn)線程間的協(xié)作，相比使用Object的wait()、notify()，使用Condition的await()、signal()這種方式實(shí)現(xiàn)線程間協(xié)作更加安全和高效。因此通常來(lái)說(shuō)比較推薦使用Condition，阻塞隊(duì)列實(shí)際上是使用了Condition來(lái)模擬線程間協(xié)作。

Condition是個(gè)接口，基本的方法就是await()和signal()方法； Condition依賴于Lock接口，生成一個(gè)Condition的基本代碼是lock.newCondition()    調(diào)用Condition的await()和signal()方法，都必須在lock保護(hù)之內(nèi)，就是說(shuō)必須在lock.lock()和lock.unlock之間才可以使用

Conditon中的await()對(duì)應(yīng)Object的wait()；

Condition中的signal()對(duì)應(yīng)Object的notify()；

Condition中的signalAll()對(duì)應(yīng)Object的notifyAll()。

condition常見例子arrayblockingqueue。下面是demo：

package thread; import java.util.concurrent.locks.Condition;import java.util.concurrent.locks.Lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class ConTest { final Lock lock = new ReentrantLock(); final Condition condition = lock.newCondition(); public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubConTest test = new ConTest(); Producer producer = test.new Producer(); Consumer consumer = test.new Consumer(); consumer.start(); producer.start();} class Consumer extends Thread{ @Overridepublic void run() { consume();} private void consume() {try { lock.lock(); System.out.println('我在等一個(gè)新信號(hào)'+this.currentThread().getName()); condition.await(); } catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} finally{System.out.println('拿到一個(gè)信號(hào)'+this.currentThread().getName()); lock.unlock();} } } class Producer extends Thread{ @Overridepublic void run() { produce();} private void produce() { try { lock.lock(); System.out.println('我拿到鎖'+this.currentThread().getName());condition.signalAll(); System.out.println('我發(fā)出了一個(gè)信號(hào)：'+this.currentThread().getName());} finally{ lock.unlock();} } } }

運(yùn)行結(jié)果：

Condition的執(zhí)行方式，是當(dāng)在線程Consumer中調(diào)用await方法后，線程Consumer將釋放鎖，并且將自己沉睡，等待喚醒，線程Producer獲取到鎖后，開始做事，完畢后，調(diào)用Condition的signalall方法，喚醒線程Consumer，線程Consumer恢復(fù)執(zhí)行。

以上說(shuō)明Condition是一個(gè)多線程間協(xié)調(diào)通信的工具類，使得某個(gè)，或者某些線程一起等待某個(gè)條件（Condition）,只有當(dāng)該條件具備( signal 或者 signalAll方法被帶調(diào)用)時(shí) ，這些等待線程才會(huì)被喚醒，從而重新爭(zhēng)奪鎖。

Condition實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者、消費(fèi)者模式：

package thread;import java.util.PriorityQueue;import java.util.concurrent.locks.Condition;import java.util.concurrent.locks.Lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class ConTest2 { private int queueSize = 10; private PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<Integer>(queueSize); private Lock lock = new ReentrantLock(); private Condition notFull = lock.newCondition(); private Condition notEmpty = lock.newCondition(); public static void main(String[] args) throws InterruptedException {ConTest2 test = new ConTest2();Producer producer = test.new Producer();Consumer consumer = test.new Consumer(); producer.start();consumer.start();Thread.sleep(0);producer.interrupt();consumer.interrupt(); } class Consumer extends Thread{ @Overridepublic void run() { consume();}volatile boolean flag=true; private void consume() { while(flag){lock.lock();try { while(queue.isEmpty()){try { System.out.println('隊(duì)列空，等待數(shù)據(jù)'); notEmpty.await();} catch (InterruptedException e) { flag =false;} } queue.poll();//每次移走隊(duì)首元素 notFull.signal(); System.out.println('從隊(duì)列取走一個(gè)元素，隊(duì)列剩余'+queue.size()+'個(gè)元素');} finally{ lock.unlock();} }} } class Producer extends Thread{ @Overridepublic void run() { produce();}volatile boolean flag=true; private void produce() { while(flag){lock.lock();try { while(queue.size() == queueSize){try { System.out.println('隊(duì)列滿，等待有空余空間'); notFull.await();} catch (InterruptedException e) { flag =false;} } queue.offer(1);//每次插入一個(gè)元素 notEmpty.signal(); System.out.println('向隊(duì)列取中插入一個(gè)元素，隊(duì)列剩余空間：'+(queueSize-queue.size()));} finally{ lock.unlock();} }} }}

運(yùn)行結(jié)果如下：

二、Condition接口     

condition可以通俗的理解為條件隊(duì)列。當(dāng)一個(gè)線程在調(diào)用了await方法以后，直到線程等待的某個(gè)條件為真的時(shí)候才會(huì)被喚醒。這種方式為線程提供了更加簡(jiǎn)單的等待/通知模式。Condition必須要配合鎖一起使用，因?yàn)閷?duì)共享狀態(tài)變量的訪問(wèn)發(fā)生在多線程環(huán)境下。一個(gè)Condition的實(shí)例必須與一個(gè)Lock綁定，因此Condition一般都是作為L(zhǎng)ock的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。

await() ：造成當(dāng)前線程在接到信號(hào)或被中斷之前一直處于等待狀態(tài)。

await(long time, TimeUnit unit) ：造成當(dāng)前線程在接到信號(hào)、被中斷或到達(dá)指定等待時(shí)間之前一直處于等待狀態(tài)

awaitNanos(long nanosTimeout) ：造成當(dāng)前線程在接到信號(hào)、被中斷或到達(dá)指定等待時(shí)間之前一直處于等待狀態(tài)。

返回值表示剩余時(shí)間，如果在nanosTimesout之前喚醒，那么返回值 = nanosTimeout - 消耗時(shí)間，如果返回值 <= 0 ,則可以認(rèn)定它已經(jīng)超時(shí)了。

awaitUninterruptibly() ：造成當(dāng)前線程在接到信號(hào)之前一直處于等待狀態(tài)。【注意：該方法對(duì)中斷不敏感】。

awaitUntil(Date deadline) ：造成當(dāng)前線程在接到信號(hào)、被中斷或到達(dá)指定最后期限之前一直處于等待狀態(tài)。如果沒有到指定時(shí)間就被通知，則返回true，否則表示到了指定時(shí)間，返回返回false。

signal() ：?jiǎn)拘岩粋€(gè)等待線程。該線程從等待方法返回前必須獲得與Condition相關(guān)的鎖。

signal()All ：?jiǎn)拘阉械却€程。能夠從等待方法返回的線程必須獲得與Condition相關(guān)的鎖。

三、condition實(shí)現(xiàn)分析

Condition接口包含了多種await方式和兩個(gè)通知方法 ConditionObject實(shí)現(xiàn)了Condition接口，是AbstractQueuedSynchronizer的內(nèi)部類（因?yàn)镃ondition的操作都需要獲取想關(guān)聯(lián)的鎖） Reentrantlock的newCondition方法返回與某個(gè)lock實(shí)例相關(guān)的Condition對(duì)象

public abstract class AbstractQueuedLongSynchronizer extends AbstractOwnableSynchronizer implements java.io.Serializable {

結(jié)合上面的類圖，我們看到condition實(shí)現(xiàn)是依賴于aqs，而aqs是個(gè)抽象類。里面定義了同步器的基本框架，實(shí)現(xiàn)了基本的結(jié)構(gòu)功能。只留有狀態(tài)條件的維護(hù)由具體同步器根據(jù)具體場(chǎng)景來(lái)定制，如常見的 ReentrantLock 、 RetrantReadWriteLock和CountDownLatch 等等，

3.1、等待隊(duì)列

Condition是AQS的內(nèi)部類。每個(gè)Condition對(duì)象都包含一個(gè)隊(duì)列(等待隊(duì)列)。等待隊(duì)列是一個(gè)FIFO的隊(duì)列，在隊(duì)列中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都包含了一個(gè)線程引用，該線程就是在Condition對(duì)象上等待的線程，如果一個(gè)線程調(diào)用了Condition.await()方法，那么該線程將會(huì)釋放鎖、構(gòu)造成節(jié)點(diǎn)加入等待隊(duì)列并進(jìn)入等待狀態(tài)。AQS有一個(gè)同步隊(duì)列和多個(gè)等待隊(duì)列，節(jié)點(diǎn)都是Node。等待隊(duì)列的基本結(jié)構(gòu)如下所示。

等待分為首節(jié)點(diǎn)和尾節(jié)點(diǎn)。當(dāng)一個(gè)線程調(diào)用Condition.await()方法，將會(huì)以當(dāng)前線程構(gòu)造節(jié)點(diǎn)，并將節(jié)點(diǎn)從尾部加入等待隊(duì)列。新增節(jié)點(diǎn)就是將尾部節(jié)點(diǎn)指向新增的節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)引用更新本來(lái)就是在獲取鎖以后的操作，所以不需要CAS保證。同時(shí)也是線程安全的操作。

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;3.2、等待

 當(dāng)線程調(diào)用了Condition的await（）方法以后。線程就作為隊(duì)列中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)被加入到等待隊(duì)列中去了。同時(shí)會(huì)釋放鎖的擁有。當(dāng)從await方法返回的時(shí)候。當(dāng)前線程一定會(huì)獲取condition相關(guān)聯(lián)的鎖。

如果從隊(duì)列（同步隊(duì)列和等待隊(duì)列）的角度去看await（）方法，當(dāng)調(diào)用await（）方法時(shí)，相當(dāng)于同步隊(duì)列的首節(jié)點(diǎn)（獲取鎖的節(jié)點(diǎn)）移動(dòng)到Condition的等待隊(duì)列中。

調(diào)用該方法的線程成功的獲取鎖的線程，也就是同步隊(duì)列的首節(jié)點(diǎn)，該方法會(huì)將當(dāng)前線程構(gòu)造成節(jié)點(diǎn)并加入到等待隊(duì)列中，然后釋放同步狀態(tài)，喚醒同步隊(duì)列中的后繼節(jié)點(diǎn)，然后當(dāng)前線程會(huì)進(jìn)入等待狀態(tài)。

當(dāng)?shù)却?duì)列中的節(jié)點(diǎn)被喚醒的時(shí)候，則喚醒節(jié)點(diǎn)的線程開始嘗試獲取同步狀態(tài)。如果不是通過(guò) 其他線程調(diào)用Condition.signal()方法喚醒，而是對(duì)等待線程進(jìn)行中斷，則會(huì)拋出InterruptedException異常信息。

   

我們看一下這個(gè)await的方法，它是AQS的方法，

public final void await() throws InterruptedException { if (Thread.interrupted())  throw new InterruptedException();  Node node = addConditionWaiter(); //將當(dāng)前線程包裝下后，    //添加到Condition自己維護(hù)的一個(gè)鏈表中。 int savedState = fullyRelease(node);//釋放當(dāng)前線程占有的鎖，從demo中看到，    //調(diào)用await前，當(dāng)前線程是占有鎖的 int interruptMode = 0;  while (!isOnSyncQueue(node)) {//釋放完畢后，遍歷AQS的隊(duì)列，看當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否在隊(duì)列中，//不在 說(shuō)明它還沒有競(jìng)爭(zhēng)鎖的資格，所以繼續(xù)將自己沉睡。//直到它被加入到隊(duì)列中，聰明的你可能猜到了，//沒有錯(cuò)，在singal的時(shí)候加入不就可以了？ LockSupport.park(this); if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)   break;  } //被喚醒后，重新開始正式競(jìng)爭(zhēng)鎖，同樣，如果競(jìng)爭(zhēng)不到還是會(huì)將自己沉睡，等待喚醒重新開始競(jìng)爭(zhēng)。if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE) interruptMode = REINTERRUPT;if (node.nextWaiter != null) unlinkCancelledWaiters();if (interruptMode != 0) reportInterruptAfterWait(interruptMode);}

結(jié)合代碼去看，同步隊(duì)列的首節(jié)點(diǎn) 并不會(huì)直接加入等待隊(duì)列，而是通過(guò)addConditionWaiter把當(dāng)前線程構(gòu)造成一個(gè)新節(jié)點(diǎn)并加入到等待隊(duì)列中。

/** * Adds a new waiter to wait queue. * @return its new wait node */private Node addConditionWaiter() { Node t = lastWaiter; // If lastWaiter is cancelled, clean out. if (t != null && t.waitStatus != Node.CONDITION) {unlinkCancelledWaiters();t = lastWaiter; } Node node = new Node(Thread.currentThread(), Node.CONDITION); if (t == null)firstWaiter = node; elset.nextWaiter = node; lastWaiter = node; return node;}3.3、通知

 調(diào)用Condition的signal()方法，將會(huì)喚醒在等待隊(duì)列中等待最長(zhǎng)時(shí)間的節(jié)點(diǎn)（條件隊(duì)列里的首節(jié)點(diǎn)），在喚醒節(jié)點(diǎn)前，會(huì)將節(jié)點(diǎn)移到同步隊(duì)列中。當(dāng)前線程加入到等待隊(duì)列中如圖所示：

回到上面的demo，鎖被釋放后，線程Consumer開始沉睡，這個(gè)時(shí)候線程因?yàn)榫€程Consumer沉睡時(shí)，會(huì)喚醒AQS隊(duì)列中的頭結(jié)點(diǎn)，所所以線程Producer會(huì)開始競(jìng)爭(zhēng)鎖，并獲取到，執(zhí)行完后線程Producer會(huì)調(diào)用signal方法，“發(fā)出”signal信號(hào)，signal方法如下：

public final void signal() { if (!isHeldExclusively())  throw new IllegalMonitorStateException(); Node first = firstWaiter; //firstWaiter為condition自己維護(hù)的一個(gè)鏈表的頭結(jié)點(diǎn)， //取出第一個(gè)節(jié)點(diǎn)后開始喚醒操作 if (first != null)  doSignal(first);}

在調(diào)用signal()方法之前必須先判斷是否獲取到了鎖（isHeldExclusively方法）。接著獲取等待隊(duì)列的首節(jié)點(diǎn)，將其移動(dòng)到同步隊(duì)列并且利用LockSupport喚醒節(jié)點(diǎn)中的線程。

被喚醒的線程將從await方法中的while循環(huán)中退出（  while (!isOnSyncQueue(node)) { 方法返回true，節(jié)點(diǎn)已經(jīng)在同步隊(duì)列中）。隨后調(diào)用同步器的acquireQueued（）方法加入到同步狀態(tài)的競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中去。成功獲取到競(jìng)爭(zhēng)的線程從先前調(diào)用await方法返回，此時(shí)該線程已經(jīng)成功獲取了鎖。

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AQS的同步隊(duì)列與Condition的等待隊(duì)列，兩個(gè)隊(duì)列的作用是不同，事實(shí)上，每個(gè)線程也僅僅會(huì)同時(shí)存在以上兩個(gè)隊(duì)列中的一個(gè)，流程是這樣的：

注意：

1.線程producer調(diào)用signal方法，這個(gè)時(shí)候Condition的等待隊(duì)列中只有線程Consumer一個(gè)節(jié)點(diǎn)，于是它被取出來(lái)，并被加入到AQS的等待隊(duì)列中。  注意，這個(gè)時(shí)候，線程Consumer 并沒有被喚醒。

2.Sync是AQS的抽象子類，實(shí)現(xiàn)可重入和互斥的大部分功能。在Sync的子類中有FairSync和NonfairSync兩種代表公平鎖策略和非公平鎖策略。Sync lock方法留給子類去實(shí)現(xiàn)，NonfairSync的實(shí)現(xiàn)：

final void lock() { if (compareAndSetState(0, 1))setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread()); elseacquire(1);}

其中如果一開始獲取鎖成功，是直接設(shè)置當(dāng)前線程。

否則執(zhí)行acquire(1),也就是進(jìn)入aqs等待隊(duì)列。這里不展開細(xì)節(jié)。

可以這樣理解，整個(gè)協(xié)作過(guò)程是靠結(jié)點(diǎn)在AQS的等待隊(duì)列和Condition的等待隊(duì)列中來(lái)回移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)隊(duì)列的意義不同，Condition作為一個(gè)條件類，很好的自己維護(hù)了一個(gè)等待信號(hào)的隊(duì)列，并在適時(shí)的時(shí)候?qū)⒔Y(jié)點(diǎn)加入到AQS的等待隊(duì)列中來(lái)實(shí)現(xiàn)的喚醒操作

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