Condition的await和signal原理详解(Condition下的生产消费模型）

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Condition的await和signal与Object的wait与notify区别：

任何一个Java对象都天然继承于Object类，在线程间实现通信会用到Object的几个方法，如wait(),wait(long timeout),wait(long timeout,int nanos)与notify(),notifyAll()这几个方法实现等待通知机制，同样的，在Java Lock体系有同样的方法实现等待通知机制。从整体上看Object的wait与notify是与对象监视器（synchronized同步代码块或者同步方法中）配合完成线程间的等待通知机制，而Condition的await和signal与Lock配合完成等待通知机制，前者是JVM底层级别（不可以看源码），后者是Java语言级别，具有更高的可控制性和扩展性（可以看源码）。
两者在功能特性上还有如下不同：
1.Condition支持不响应中断，而Object不支持，也就是Object只要有中断就要响应。
2.Condition支持多个等待队列（new多个Condition对象），而Object只有一个等待队列，但两者都只要一个同步队列；
3.Condition支持截止时间设置，而Object是超时时间设置，支持截止时间设置，不用计算需要等多久。

Condition :

public interface Lock {
   
   Condition newCondition();
   }

public interface Condition {
   
	//当前线程进入等待状态，直到被中断或唤醒
	 void await() throws InterruptedException;

	//不响应中断（即使有中断，也不会抛异常），直到被唤醒
	 void awaitUninterruptibly();
	 
	 //当前线程进入等待状态直到被通知，中断或者超时；
	 long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException;

	//同Object.wait(long timeout),多了自定义时间单位
	//直到超时，中断，被唤醒
	 boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
	 //支持设置截止时间，直到到截止时间、中断、被唤醒
	 boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException;

	//唤醒一个等待在Condition（等待队列）上的线程，将该线程由等待队列转移到同步队列
	 void signal();
    //将所有等待在condition上的线程全部转移到同步队列中
	 void signalAll();

Condition实现原理分析：


等待队列

创建一个Condition对象是通过lock.newCondition( ),而这个方法实际上会new出一个ConditionObject对象，该类是AQS的一个内部类（lock的实现原理依赖AQS）。

 public class ConditionObject implements Condition, java.io.Serializable {
   
 		/** First node of condition queue. */
        private transient Node firstWaiter;
        /** Last node of condition queue. */
        private transient Node lastWaiter;
}

在ConditionObject 通过持有等待队列的头尾指针来管理等待队列。这个Node复用了AQS的Node类，也就是等待队列和同步队列的结点一个Node类。
Node类中有这样一个属性：

//后继节点
Node nextWaiter;

nextWaiter是等待队列中标识下一个结点，也就是说Node结点的prev和next等待队列没有用到。
等待队列是一个单向队列，而同步队列是一个双向队列。

package CODE.多线程;


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

public class Await {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        Lock lock=new ReentrantLock();
        Condition condition=lock.newCondition();
        for(int i=0;i<10;i++)
        {
   
            Thread thread=new Thread(()->
            {
   
                lock.lock();
                try {
   
                    condition.await();
                } catch (InterruptedException e) {
   
                    e.printStackTrace();
                }finally {
   
                    lock.unlock();
                }
            });
            thread.start();
        }
    }
}

Debug模式下可以看见：
1.调用condition.wait方法后线程依次尾插到等待队列中，对上例来说，顺序依次是Thread-0,Thread-1,Thread-2…Thread-9；
2.等待你队列是一个单向队列，只有nextWaiter。
由于condition是new出来的，也就是说当多次调用lock.newCondition()可以创建多个condition对象，也就是一个lock可以有多个等待队列。
用Object类wait在Object对象监视器上只有一个同步队列和一个等待队列，而在并发包中的Lock中有一个同步队列多个等待队列。

Condition的应用：实现有界队列
有界队列是一种特殊的队列，当队列为空时，队列的获取（删除）操作将会阻塞获取（删除）线程，直到队列中有新增结点；当队列已满时，队列的插入操作将会阻塞添加线程，直到队列出现空位。
代码如下：

package CODE.多线程;

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

//Conditon实现有界队列
class BoundQueue<T>
{
   
    private Object[] items;
    private int counts=0;  //intems中元素个数
    private Lock lock=new ReentrantLock();
    private Condition fullCondition=lock.newCondition();
    private Condition emptyCondition=lock.newCondition();
    public BoundQueue(int size)
    {
   
        items=new Object[size];
    }

    //向数组里添加元素，如果数组满，进入等待状态
    public void add(T t,int addIndex) throws InterruptedException {
   
        try
        {
   

本文标签： 详解模型原理conditionawait