Java并发基础-Condition对象分析

我不是女神ヾ 2022-05-29 03:12 201阅读 0赞

Condition即条件，它用于线程检测条件是否满足，从而决定当前线程是否挂起或者继续执行；这个条件可以被其它线程所更新，并且在更新后通知挂起线程可以继续处理。如最经典的生产者与消费者模式，就可以通过Condition很方便的实现。

本文目录：

*  1 基础
    
     *  1.1 Condition对象简单使用
        
         *  1.1.1 Condition对象的创建
         *  1.1.2 Condition对象的使用
     *  1.2 虚假唤醒（spurious wakeup）
 *  2 Condition对象深入分析
    
     *  2.1 void await() throws InterruptedException
     *  2.2 void awaitUninterruptibly()
     *  2.3 long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException
     *  2.4 boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException
     *  2.5 boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException
     *  2.6 void signal()
     *  2.7 void signalAll()
 *  参考文献

# 1 基础 #

## 1.1 Condition对象简单使用 ##

### 1.1.1 Condition对象的创建 ###

Condition需要通过Lock对象的newCondition方法创建，其使用示例如下：

Lock lock = new ReentrantLock();
    Condition emptyCondition = lock.newCondition();

> **说明**  
> 由于Condition一定会在多线程环境中使用，因此它需要与一个Lock关联起来保证其在多线程环境下的安全性。创建某个Lock相关联的Condition对象，需要使用该Lock的newCondition方法。

### 1.1.2 Condition对象的使用 ###

先看下下面的用法，检测某个条件不满足时通过await方法阻塞当前线程：

lock.lock();
    try {
        while (!b){
            emptyCondition.await();
        }
    } finally {
        lock.unlock();
    }

如果B条件不满足，那么当前线程将会一直等待。直到某个线程调用了同一个Condition对象的signal或者signalAll方法：

lock.lock();
    try {
        b = true;
        emptyCondition.signalAll();
    } finally {
        lock.unlock();
    }

> **说明**
> 
>  *  通过上述代码，可以看到在调用Condition的await和signalAll方法前都需要对Condition关联的Lock对象进行加锁，这是因为这两段代码的两个线程实际操作的是同一个b对象和同一个Condition对象，为保证线程安全性必须进行加锁处理。
>  *  必须使用try-finally将操作封装，并且在finally中必须调用lock.unlock方法；否则如果在调用lock.unlock前发生异常，那么锁将不会被释放，最终将会导致死锁！

## 1.2 虚假唤醒（spurious wakeup） ##

虚假唤醒指的是，一个等待的线程即使没有其它线程调用signal方法也可能被唤醒，这个时候原始的条件未能满足；因此，在检测相关的条件时，需要使用while而不是if来进行判断，如1.1.2中对b条件是否成立的判断，如果使用的是if，那么当线程被虚假唤醒时，将误以为b条件已经满足而实际上未满足，这将导致后续依赖于该条件成立的处理出现异常。

关于虚假唤醒的具体说明，请参考[https://en.wikipedia.org/wiki/Spurious\_wakeup][https_en.wikipedia.org_wiki_Spurious_wakeup]；

# 2 Condition对象深入分析 #

Condition对象本身包含了以下方法：

## 2.1 void await() throws InterruptedException ##

使得当前线程挂起，直到下面某个事件发生：

*  其它线程调用了当前的Condition对象的signal方法或者signalAll方法；
 *  其它线程中断了当前线程；此时await方法将会抛出InterruptedException，当前线程继续执行；
 *  当前线程被虚假唤醒

当线程挂起时，它所获得的锁对象将会被释放；因此当它被唤醒继续运行时，会自动的重新获取Condition关联的锁。

> **说明**  
> 为什么在挂起时要释放它已经获得的锁，是因为如果它不释放的话，那么其它线程将没有办法获取到对应的锁，如1.1.2中的示例，将会导致线程2一直等待被线程1占用的锁； 而线程1在等待B被线程2设置成True；这个时候就必然会导致死锁。

## 2.2 void awaitUninterruptibly() ##

使得当前线程挂起，直到下面某个事件发生：

*  其它线程调用了当前的Condition对象的signal方法或者signalAll方法；
 *  当前线程被虚假唤醒

它与await不同之处在于它不能被其它线程中断，因此也不会抛出中断异常。

## 2.3 long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException ##

使得当前线程挂起，直到下面某个事件发生：

*  其它线程调用了当前的Condition对象的signal方法或者signalAll方法；
 *  其它线程中断了当前线程；此时将会抛出InterruptedException，当前线程继续执行；
 *  当前线程被虚假唤醒
 *  指定的超时时间到，超时时间单位为纳秒。

> 这个方法与前面的方法不一样的地方是它有一个返回值，其表示的意义，JAVADOC中说明如下：The method returns an estimate of the number of nanoseconds remaining to wait given the supplied \{@code nanosTimeout\} value upon return, or a value less than or equal to zero if it timed out. This value can be used to determine whether and how long to re-wait in cases where the wait returns but an awaited condition still does not hold。这段理解上有些问题，网上中文的写法感觉也都不是很清晰。后续看有没有办法查到更加详细的资料。

## 2.4 boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException ##

与2.3中awaitNanos类似，要等待的事件也一样。  
不一样的地方是它的返回值：如果超时时间到了后未成功，则返回False，否则返回True；

## 2.5 boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException ##

与awaitNanos类似，但它不是根据超时时间来决定是否中止等待的，而是等待到指定的时间。

## 2.6 void signal() ##

唤醒某个被await类的方法挂起的线程。如果有多个线程挂起则会选择其中的一个。

## 2.7 void signalAll() ##

唤醒所有的挂起线程；如果有多个挂起线程，每一个线程都要获得关联的Lock对象的锁才能继续执行。

> # 参考文献 #
> 
>  *  [https://en.wikipedia.org/wiki/Spurious\_wakeup][https_en.wikipedia.org_wiki_Spurious_wakeup]

[https_en.wikipedia.org_wiki_Spurious_wakeup]: https://en.wikipedia.org/wiki/Spurious_wakeup