Lock Condition的那些事儿
Lock/Condition是Java中提供的等待通知机制，使用Condition的await和signal，类似于基于synchronized的wait和notify，二者都可以实现等待通知机制。
但是，这两者在使用和实现方式上还是有差别的。比如：
- 等待通知机制涉及到同步队列和等待队列，Object的
wait/notify只能拥有一个等待队列，而Condition可以拥有多个等待队列。 wait/notify的等待队列管理是由JVM控制的，而Condition的是由jdk/juc实现的。
wait/notify同步队列流程图：
Condition的同步队列流程图：
Lock Condition示例代码如下：
public static void main(String[] args) {
Lock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();
Thread t1 = new Thread(() -> {
lock.lock();
try {
condition.await();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " await ok");
} catch (InterruptedException ignore) {
} finally {
lock.unlock();
}
}, "t1");
t1.start();
Thread t2 = new Thread(() -> {
lock.lock();
try {
// 将等待队列节点移动到AQS同步队列中(尾部)
condition.signal();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " signal ok");
} finally {
// 唤醒AQS同步队列中阻塞的线程
lock.unlock();
}
}, "t2");
t2.start();
}
注意，await和signal必须在lock中，这是为了保证操作等待队列和同步队列的原子性，并且await有一个释放状态，也就是unlock的操作。
下面就以上述示例代码为例来分析下Condition的await和signal流程。对于线程t1来说，执行到await方法时，会添加一个节点到等待队列中，然后释放当前state，唤醒其他线程，最后阻塞自己，等待被唤醒。
public final void await() throws InterruptedException {
// 添加节点到等待队列，该方法未考虑场景，因此需在lock中
Node node = addConditionWaiter();
// 释放当前AQS state，会唤醒同步队列中等待的线程
int savedState = fullyRelease(node);
int interruptMode = 0;
while (!isOnSyncQueue(node)) {
// 不再同步队列中，当前线程阻塞，等待被唤醒
LockSupport.park(this);
if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
break;
}
// 唤醒后重新获取state，获取成功后退出
if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
interruptMode = REINTERRUPT;
if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
unlinkCancelledWaiters();
if (interruptMode != 0)
reportInterruptAfterWait(interruptMode);
}
当其他线程执行到signal时，会将之前在等待队列中的节点移动到同步队列中，最后执行unlock时唤醒同步队列中的线程。
public final void signal() {
// 当前占用state不是自己抛异常
if (!isHeldExclusively())
throw new IllegalMonitorStateException();
// 开始唤醒第一个节点
Node first = firstWaiter;
if (first != null)
doSignal(first);
}
// 唤醒第一个处于Node.CONDITION的节点，因为有些Node可能由于超时处于其他状态，就没有必要唤醒了
private void doSignal(Node first) {
do {
if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)
lastWaiter = null;
first.nextWaiter = null;
} while (!transferForSignal(first) &&
(first = firstWaiter) != null);
}
final boolean transferForSignal(Node node) {
// 重置节点state，马上就要进入同步队列了
if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))
return false;
// 进入同步队列，如果前一个节点state>0，需要
Node p = enq(node);
int ws = p.waitStatus;
// ws>0表示前一个节点状态不对，需要设置为SIGNAL好唤醒新加入的节点node
if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
LockSupport.unpark(node.thread); // 如果CAS设置失败，只能先唤醒了
return true;
}
Condition接口方法如下所示，await多了一些超时等待机制，signalAll底层和signal是一样的，这里就不在展开。
至此，Lock Condition相关核心代码已分析完毕，由于Condition和AQS、Object.wait/signal相关，因此关于AQS的资料可以参考AQS是如何控制线程的，关于Object.wait/signal的可以参考浅谈synchronized与Object.wait/notify原理。
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原始发表：2021-04-10，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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