第5章 Java 中锁的应用以及原理 - Condition 的使用范式以及原理 - 《Java 并发编程》

1、Condition 的构建
2、Condition 使用范式
3、Condition 原理浅析
4、参考文章

在使用Lock之前，我们使用的最多的同步方式应该是synchronized关键字来实现同步方式了。配合Object的wait()、notify()系列方法可以实现等待/通知模式。Condition接口也提供了类似Object的监视器方法，与Lock配合可以实现等待/通知模式，但是这两者在使用方式以及功能特性上还是有差别的。

1、Condition 的构建

首先我们需要明白condition对象是依赖于lock对象的，意思就是说condition对象需要通过lock对象进行创建出来(调用Lock对象的newCondition()方法)。consition的使用方式非常的简单。但是需要注意在调用方法前获取锁。condition可以通俗的理解为条件队列。当一个线程在调用了await方法以后，直到线程等待的某个条件为真的时候才会被唤醒。这种方式为线程提供了更加简单的等待/通知模式。Condition必须要配合锁一起使用，因为对共享状态变量的访问发生在多线程环境下。一个Condition的实例必须与一个Lock绑定，因此Condition一般都是作为Lock的内部实现。

await() ：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。
await(long time, TimeUnit unit) ：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。
awaitNanos(long nanosTimeout) ：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nanosTimesout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。
awaitUninterruptibly() ：造成当前线程在接到信号之前一直处于等待状态。
awaitUntil(Date deadline) ：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。
signal() 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。
signalAll() 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

2、Condition 使用范式

public class ConditionUseCase {
    public Lock lock = new ReentrantLock();
    public Condition condition = lock.newCondition();
    // 等待通知，相当于Object#wait()
    public void conditionWait()  {
        lock.lock();
        try {
            condition.await();
        }catch (Exception e){
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    // 发送通知，相当于Object#notify() 或Object#notifyAll();
    public void conditionSignal() {
        lock.lock();
        try {
            Thread.sleep(5000);
            condition.signal();
        }catch (Exception e){
        }finally {
            // 锁释放的时候才会唤醒线程，在signal()的时候并不会唤醒线程，这和Synchronized类似
            lock.unlock();
        }
    }
}

3、Condition 原理浅析

3.1 等待队列

等待队列是一个FIFO的队列，在队列中的每个节点都包含了一个线程引用，该线程就是在Condition对象上等待的线程，如果一个线程调用了Condition.await()方法，那么该线程将会释放锁、构造成节点加入等待队列并进入等待状态。
一个Condition包含一个等待队列，Condition拥有首节点（firstWaiter）和尾节点（lastWaiter）。当前线程调用Condition.await()方法，将会以当前线程构造节点，并将节点从尾部加入等待队列，等待队列的基本结构如下图所示

在Object的监视器模型上，一个对象拥有一个同步队列和等待队列，而并发包中的Lock（更确切地说是同步器），我们可以通过方法名newCondition() 可以知道每次调用都会生成一个新的Condition对象，所以一个AQS 拥有一个同步队列和多个等待队列，其对应关系如下图所示

3.2 等待状态

调用Condition的await()方法（或者以await开头的方法），会使当前线程进入等待队列并释放锁，同时线程状态变为等待状态。当从await()方法返回时，当前线程一定获取了Condition相关联的锁，这个Synchronized的原理类似。如果从队列（同步队列和等待队列）的角度看await()方法，当调用await()方法时，相当于同步队列的首节点（获取了锁的节点）移动到Condition的等待队列中。

调用该方法的线程成功获取了锁的线程，也就是同步队列中的首节点，该方法会将当前线程构造成节点并加入等待队列中，然后释放同步状态，唤醒同步队列中的后继节点，然后当前线程会进入等待状态。

3.3 通知状态恢复

调用Condition的signal()方法，将会唤醒在等待队列中等待时间最长的节点（首节点），在唤醒节点之前，会将节点移到同步队列中。

所以调用__signal()方法并不会恢复线程，而是转移到同步队列中，和其他线程节点继续竞争锁，成功获取到锁之后，await()方法将返回即系执行。

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