Condition使用总结

一、介绍

Condition是在java 1.5中才出现的，它用来替代传统的Object的wait()、notify()实现线程间的协作，相比使用Object的wait()、notify()，使用Condition1的await()、signal()这种方式实现线程间协作更加安全和高效。简单说，他的作用是使得某些线程一起等待某个条件（Condition），只有当该条件具备(signal 或者 signalAll方法被调用)时，这些等待线程才会被唤醒，从而重新争夺锁。

二、使用

Condition是个接口，基本的方法就是await()和signal()方法；

Condition依赖于Lock接口，生成一个Condition的基本代码是lock.newCondition()
调用Condition的await()和signal()方法，都必须在lock保护之内，就是说必须在lock.lock()和lock.unlock之间才可以使用
Conditon中的await()对应Object的wait()；
Condition中的signal()对应Object的notify()；
Condition中的signalAll()对应Object的notifyAll()。

三、示例代码

package com.meituan.hyt.test4;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;


public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        final ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
        final Condition condition = reentrantLock.newCondition();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                reentrantLock.lock();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到锁了");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "等待信号");
                try {
                    condition.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到信号");

                reentrantLock.unlock();
            }
        }, "线程1").start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                reentrantLock.lock();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到锁了");

                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "发出信号");
                condition.signalAll();

                reentrantLock.unlock();
            }
        }, "线程2").start();
    }
}

运行结果：

线程1拿到锁了
线程1等待信号
线程2拿到锁了
线程2发出信号
线程1拿到信号

四、原理

我们知道Lock的本质是AQS，AQS自己维护的队列是当前等待资源的队列，AQS会在资源被释放后，依次唤醒队列中从前到后的所有节点，使他们对应的线程恢复执行，直到队列为空。而Condition自己也维护了一个队列，该队列的作用是维护一个等待signal信号的队列。但是，两个队列的作用不同的，事实上，每个线程也仅仅会同时存在以上两个队列中的一个，流程是这样的：

1. 线程1调用reentrantLock.lock时，尝试获取锁。如果成功，则返回，从AQS的队列中移除线程；否则阻塞，保持在AQS的等待队列中。
2. 线程1调用await方法被调用时，对应操作是被加入到Condition的等待队列中，等待signal信号；同时释放锁。
3. 锁被释放后，会唤醒AQS队列中的头结点，所以线程2会获取到锁。
4. 线程2调用signal方法，这个时候Condition的等待队列中只有线程1一个节点，于是它被取出来，并被加入到AQS的等待队列中。注意，这个时候，线程1 并没有被唤醒，只是被加入AQS等待队列。
5. signal方法执行完毕，线程2调用unLock()方法，释放锁。这个时候因为AQS中只有线程1，于是，线程1被唤醒，线程1恢复执行。
所以：
发送signal信号只是将Condition队列中的线程加到AQS的等待队列中。只有到发送signal信号的线程调用reentrantLock.unlock()释放锁后，这些线程才会被唤醒。

可以看到，整个协作过程是靠结点在AQS的等待队列和Condition的等待队列中来回移动实现的，Condition作为一个条件类，很好的自己维护了一个等待信号的队列，并在适时的时候将结点加入到AQS的等待队列中来实现的唤醒操作。

await源码：

public final void await() throws InterruptedException {
    // 1.如果当前线程被中断，则抛出中断异常
    if (Thread.interrupted())
        throw new InterruptedException();
    // 2.将节点加入到Condition队列中去，这里如果lastWaiter是cancel状态，那么会把它踢出Condition队列。
    Node node = addConditionWaiter();
    // 3.调用tryRelease，释放当前线程的锁
    long savedState = fullyRelease(node);
    int interruptMode = 0;
    // 4.为什么会有在AQS的等待队列的判断？
    // 解答：signal操作会将Node从Condition队列中拿出并且放入到等待队列中去，在不在AQS等待队列就看signal是否执行了
    // 如果不在AQS等待队列中，就park当前线程，如果在，就退出循环，这个时候如果被中断，那么就退出循环
    while (!isOnSyncQueue(node)) {
        LockSupport.park(this);
        if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
            break;
    }
    // 5.这个时候线程已经被signal()或者signalAll()操作给唤醒了，退出了4中的while循环
    // 自旋等待尝试再次获取锁，调用acquireQueued方法
    if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
        interruptMode = REINTERRUPT;
    if (node.nextWaiter != null)
        unlinkCancelledWaiters();
    if (interruptMode != 0)
        reportInterruptAfterWait(interruptMode);
}

整个await的过程如下：　　

1.将当前线程加入Condition锁队列。特别说明的是，这里不同于AQS的队列，这里进入的是Condition的FIFO队列。　

2.释放锁。这里可以看到将锁释放了，否则别的线程就无法拿到锁而发生死锁。　

3.自旋(while)挂起，直到被唤醒（signal把他重新放回到AQS的等待队列）或者超时或者CACELLED等。　

4.获取锁(acquireQueued)。并将自己从Condition的FIFO队列中释放，表明自己不再需要锁（我已经拿到锁了）。

signal就是唤醒Condition队列中的第一个非CANCELLED节点线程，而signalAll就是唤醒所有非CANCELLED节点线程，本质是将节点从Condition队列中取出来一个还是所有节点放到AQS的等待队列。尽管所有Node可能都被唤醒，但是要知道的是仍然只有一个线程能够拿到锁，其它没有拿到锁的线程仍然需要自旋等待，就上上面提到的第4步(acquireQueued)。