Condition介绍

Condition

Condition是一种多线程通信工具，表示多线程下参与数据竞争的线程的一种状态，主要负责多线程环境下对线程的挂起和唤醒工作。

方法

// ========== 阻塞 ==========
// 造成当前线程在接到信号或被中断之前一直处于等待状态。
void await() throws InterruptedException;
// 造成当前线程在接到信号之前一直处于等待状态。【注意：该方法对中断不敏感】。
void awaitUninterruptibly();
// 造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定等待时间之前一直处于等待状态。
//返回值表示剩余时间，如果在`nanosTimeout` 之前唤醒，那么返回值 `= nanosTimeout - 消耗时间` ，
//如果返回值 `<= 0` ,则可以认定它已经超时了
long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException;
// 造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定等待时间之前一直处于等待状态。
boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
// 造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定最后期限之前一直处于等待状态。
//如果没有到指定时间就被通知，则返回 true ，否则表示到了指定时间，返回返回 false 。
boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException;
// ========== 唤醒 ==========
 // 唤醒一个等待线程。该线程从等待方法返回前必须获得与Condition相关的锁。
void signal();
// 唤醒所有等待线程。能够从等待方法返回的线程必须获得与Condition相关的锁。
void signalAll();

原理

Condition 内部维护一个条件队列，在获取锁的情况下，线程调用 await，线程会被放置在条件队列中并被阻塞。直到调用 signal、signalAll 唤醒线程，此后线程唤醒，会放入到 AQS 的同步队列，参与争抢锁资源。

AQS是AbstractQueuedSynchronizer的简称，翻译过来就是抽象队列同步器.

await

调用condition.await()方法会使当前线程进入等待队列并释放锁，同时线程变为等待状态。当从await()方法返回时，一定是获得与condition相关联的锁。

此时AQS主要执行以下动作：

线程1把自己包装成节点，waitStatus设为CONDITION(-2)，追加到ConditionObject中的条件队列(每个ConditionObject有一个自己的条件队列)；

线程1释放锁，把state设置为0；

然后唤醒等待队列中head节点的下一个节点；

//await
public final void await() throws InterruptedException {
    // 1、线程如果中断，那么抛出异常
    if (Thread.interrupted())
        throw new InterruptedException();
    // 2、将当前线程包装成为一个Node节点，加入FIFO队列中
    Node node = addConditionWaiter();
    // 3、释放锁
    int savedState = fullyRelease(node);
    int interruptMode = 0;
    // 4、判断节点是否在同步队列（注意非Condition队列）中，如果没有，则挂起当前线程，因为该线程尚未具备数据竞争资格
    while (!isOnSyncQueue(node)) {
        // 5、挂起线程
        LockSupport.park(this);
        // 6、中断直接返回
        if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
            break;
    }
    // 7、参与数据竞争（非中断时执行）
    if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
        interruptMode = REINTERRUPT;

    // 清理条件队列中状态为cancelled的节点
    if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
        unlinkCancelledWaiters();

    if (interruptMode != 0)
        reportInterruptAfterWait(interruptMode);
    }

signal

另一个线程执行了 condition1.signal之后，主要是做了以下事情：

把条件队列中的第一个节点追加到等待队列中；

把等待队列原来尾节点的waitStatus设置为SIGNAL。

然后继续处理自己的事情，自己的事情处理完成之后，会释放锁，唤醒等待队列中head节点的下一个节点线程进行工作。

 public final void signal() {
 // 调用signal的线程必须持有独占锁
            if (!isHeldExclusively())
                throw new IllegalMonitorStateException();
            Node first = firstWaiter;
            if (first != null)
                doSignal(first);
        }

 private void doSignal(Node first) {
            do {
    // 因为first马上就要被转移到同步队列了，所以将first.nextWaiter，作为新的firstWatier。
                if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)
                    lastWaiter = null;
                    //切断和等待队列的关联
                first.nextWaiter = null;
                                // 如果转移不成功且还有后续节点，那么继续后续节点的转移
            } while (!transferForSignal(first) &&
                     (first = firstWaiter) != null);
        }

final boolean transferForSignal(Node node) {

    // 判断节点是否已经在之前被取消了
    if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))
        return false;

    // 调用 enq 添加到 同步队列的尾部
    Node p = enq(node);
    int ws = p.waitStatus;
    // node 的上一个节点 修改为 SIGNAL 这样后续就可以唤醒自己了
    if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
        LockSupport.unpark(node.thread);
    return true;
}

使用示例

public class LockConditionDemo {

    private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private static Condition condition = lock.newCondition();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread threadA = new Thread(() -> {
            System.out.println("threadA start");
            lock.lock();
            System.out.println("threadA getLock Running");
            try {
                condition.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            lock.unlock();
            System.out.println("threadA end");
        });

        Thread threadB = new Thread(() -> {
            System.out.println("threadB start");
            lock.lock();
            System.out.println("threadB getLock Running");
            condition.signal();
            lock.unlock();
            System.out.println("threadB end");
        });

        threadA.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        threadB.start();
    }
}
threadA start
threadA getLock Running
threadB start
threadB getLock Running
threadB end
threadA end