一 、condition 介紹及demo

　Condition是在java 1.5中才出現的，它用來替代傳統的Object的wait()、notify()實現線程間的協作，相比使用Object的wait()、notify()，使用Condition的await()、signal()這種方式實現線程間協作更加安全和高效。因此通常來說比較推薦使用Condition，阻塞隊列實際上是使用了Condition來模擬線程間協作。

• Condition是個接口，基本的方法就是await()和signal()方法；
• Condition依賴于Lock接口，生成一個Condition的基本代碼是lock.newCondition()?
• ?調用Condition的await()和signal()方法，都必須在lock保護之內，就是說必須在lock.lock()和lock.unlock之間才可以使用

　　Conditon中的await()對應Object的wait()；

　　Condition中的signal()對應Object的notify()；

? ? ? ?Condition中的signalAll()對應Object的notifyAll()

?condition常見例子arrayblockingqueue。下面是demo：　

public class ConTest {final Lock lock = new ReentrantLock();final Condition condition = lock.newCondition();public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubConTest test = new ConTest();Producer producer = test.new Producer();Consumer consumer = test.new Consumer();consumer.start(); producer.start();}class Consumer extends Thread{@Overridepublic void run() {consume();}private void consume() {try {lock.lock();System.out.println("我在等一個新信號"+this.currentThread().getName());condition.await();} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();} finally{System.out.println("拿到一個信號"+this.currentThread().getName());lock.unlock();}}}class Producer extends Thread{@Overridepublic void run() {produce();}private void produce() { try {lock.lock();System.out.println("我拿到鎖"+this.currentThread().getName());condition.signalAll();System.out.println("我發出了一個信號："+this.currentThread().getName());} finally{lock.unlock();}}}}

運行結果：

我在等一個新信號Thread-1
我拿到鎖Thread-0
我發出了一個信號：Thread-0
拿到一個信號Thread-1

Condition的執行方式，是當前線程在Consumer中調用await方法后，線程Consumer將釋放鎖，并且將自己沉睡，等待喚醒，線程Producer獲取到鎖后，開始做事，完畢后，調用Condition的signalall方法，喚醒線程Consumer，線程Consumer恢復執行。

以上說明Condition是一個多線程間協調通信的工具類，使得某個，或者某些線程一起等待某個條件（Condition）,只有當該條件具備( signal 或者 signalAll方法被帶調用)時 ，這些等待線程才會被喚醒，從而重新爭奪鎖。

Condition實現生產者、消費者模式：

public class ConTest2 {private int queueSize = 10;private PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<Integer>(queueSize);private Lock lock = new ReentrantLock();private Condition notFull = lock.newCondition();private Condition notEmpty = lock.newCondition();public static void main(String[] args) throws InterruptedException {ConTest2 test = new ConTest2();Producer producer = test.new Producer();Consumer consumer = test.new Consumer();producer.start();consumer.start();Thread.sleep(0);producer.interrupt();consumer.interrupt();}class Consumer extends Thread{@Overridepublic void run() {consume();}volatile boolean flag=true;private void consume() {while(flag){lock.lock();try {if(queue.isEmpty()){try {System.out.println("隊列空，等待數據");notEmpty.await();} catch (InterruptedException e) {flag =false;}}queue.poll(); //每次移走隊首元素notFull.signal();System.out.println("從隊列取走一個元素，隊列剩余"+queue.size()+"個元素");} finally{lock.unlock();}}}}class Producer extends Thread{@Overridepublic void run() {produce();}volatile boolean flag=true;private void produce() {while(flag){lock.lock();try {if(queue.size() == queueSize){try {System.out.println("隊列滿，等待有空余空間");notFull.await();} catch (InterruptedException e) {flag =false;}}queue.offer(1); //每次插入一個元素notEmpty.signal();System.out.println("向隊列取中插入一個元素，隊列剩余空間："+(queueSize-queue.size()));} finally{lock.unlock();}}}} }

運行結果：?

向隊列取中插入一個元素，隊列剩余空間：9
向隊列取中插入一個元素，隊列剩余空間：8
向隊列取中插入一個元素，隊列剩余空間：7
向隊列取中插入一個元素，隊列剩余空間：6
向隊列取中插入一個元素，隊列剩余空間：5
向隊列取中插入一個元素，隊列剩余空間：4
向隊列取中插入一個元素，隊列剩余空間：3
向隊列取中插入一個元素，隊列剩余空間：2
向隊列取中插入一個元素，隊列剩余空間：1
向隊列取中插入一個元素，隊列剩余空間：0
隊列滿，等待有空余空間
向隊列取中插入一個元素，隊列剩余空間：-1
從隊列取走一個元素，隊列剩余10個元素
從隊列取走一個元素，隊列剩余9個元素
從隊列取走一個元素，隊列剩余8個元素
從隊列取走一個元素，隊列剩余7個元素
從隊列取走一個元素，隊列剩余6個元素
從隊列取走一個元素，隊列剩余5個元素
從隊列取走一個元素，隊列剩余4個元素
從隊列取走一個元素，隊列剩余3個元素
從隊列取走一個元素，隊列剩余2個元素
從隊列取走一個元素，隊列剩余1個元素
從隊列取走一個元素，隊列剩余0個元素
隊列空，等待數據
從隊列取走一個元素，隊列剩余0個元素

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二 、Condition接口?

condition可以通俗的理解為條件隊列。當一個線程在調用了await方法以后，直到線程等待的某個條件為真的時候才會被喚醒。這種方式為線程提供了更加簡單的等待/通知模式。Condition必須要配合鎖一起使用，因為對共享狀態變量的訪問發生在多線程環境下。一個Condition的實例必須與一個Lock綁定，因此Condition一般都是作為Lock的內部實現。

await() ：造成當前線程在接到信號或被中斷之前一直處于等待狀態。
await(long time, TimeUnit unit) ：造成當前線程在接到信號、被中斷或到達指定等待時間之前一直處于等待狀態
awaitNanos(long nanosTimeout) ：造成當前線程在接到信號、被中斷或到達指定等待時間之前一直處于等待狀態。返回值表示剩余時間，如果在nanosTimesout之前喚醒，那么返回值 = nanosTimeout - 消耗時間，如果返回值 <= 0 ,則可以認定它已經超時了。
awaitUninterruptibly() ：造成當前線程在接到信號之前一直處于等待狀態。【注意：該方法對中斷不敏感】。
awaitUntil(Date deadline) ：造成當前線程在接到信號、被中斷或到達指定最后期限之前一直處于等待狀態。如果沒有到指定時間就被通知，則返回true，否則表示到了指定時間，返回返回false。
signal() ：喚醒一個等待線程。該線程從等待方法返回前必須獲得與Condition相關的鎖。
signal()All ：喚醒所有等待線程。能夠從等待方法返回的線程必須獲得與Condition相關的鎖。

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三 condition實現分析：?

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• Condition接口包含了多種await方式和兩個通知方法
• ConditionObject實現了Condition接口，是AbstractQueuedSynchronizer的內部類（因為Condition的操作都需要獲取想關聯的鎖）
• Reentrantlock的newCondition方法返回與某個lock實例相關的Condition對象

結合上面的類圖，我們看到condition實現是依賴于aqs，而aqs是個抽象類。里面定義了同步器的基本框架，實現了基本的結構功能。只留有狀態條件的維護由具體同步器根據具體場景來定制，如常見的 ReentrantLock 、 RetrantReadWriteLock和CountDownLatch 等等，
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等待隊列

?Condition是AQS的內部類。每個Condition對象都包含一個隊列(等待隊列)。等待隊列是一個FIFO的隊列，在隊列中的每個節點都包含了一個線程引用，該線程就是在Condition對象上等待的線程，如果一個線程調用了Condition.await()方法，那么該線程將會釋放鎖、構造成節點加入等待隊列并進入等待狀態。AQS有一個同步隊列和多個等待隊列，節點都是Node。等待隊列的基本結構如下所示。

?等待分為首節點和尾節點。當一個線程調用Condition.await()方法，將會以當前線程構造節點，并將節點從尾部加入等待隊列。新增節點就是將尾部節點指向新增的節點。節點引用更新本來就是在獲取鎖以后的操作，所以不需要CAS保證。同時也是線程安全的操作。

public class ConditionObject implements Condition, java.io.Serializable {private static final long serialVersionUID = 1173984872572414699L;/** First node of condition queue. */private transient Node firstWaiter;/** Last node of condition queue. */private transient Node lastWaiter;

等待

? ?當線程調用了Condition的await（）方法以后。線程就作為隊列中的一個節點被加入到等待隊列中去了。同時會釋放鎖的擁有。當從await方法返回的時候。當前線程一定會獲取condition相關聯的鎖。

? ?如果從隊列（同步隊列和等待隊列）的角度去看await（）方法，當調用await（）方法時，相當于同步隊列的首節點（獲取鎖的節點）移動到Condition的等待隊列中。

? 調用該方法的線程成功的獲取鎖的線程，也就是同步隊列的首節點，該方法會將當前線程構造成節點并加入到等待隊列中，然后釋放同步狀態，喚醒同步隊列中的后繼節點，然后當前線程會進入等待狀態。

? ? 當等待隊列中的節點被喚醒的時候，則喚醒節點的線程開始嘗試獲取同步狀態。如果不是通過 其他線程調用Condition.signal()方法喚醒，而是對等待線程進行中斷，則會拋出InterruptedException異常信息。

?我們看一下這個await的方法

public final void await() throws InterruptedException {if (Thread.interrupted())throw new InterruptedException();Node node = addConditionWaiter(); //將當前線程包裝下后，添加到Condition自己維護的一個鏈表中int savedState = fullyRelease(node); //釋放當前線程占有的鎖，從demo中看到，調用await前，當前線程是占有鎖的int interruptMode = 0;//釋放完畢后，遍歷AQS的隊列，看當前節點是否在隊列中，//不在 說明它還沒有競爭鎖的資格，所以繼續將自己沉睡。//直到它被加入到隊列中，聰明的你可能猜到了，//沒有錯，在singal的時候加入不就可以了？while (!isOnSyncQueue(node)) {LockSupport.park(this);if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)break;}//被喚醒后，重新開始正式競爭鎖，同樣，如果競爭不到還是會將自己沉睡，等待喚醒重新開始競爭if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)interruptMode = REINTERRUPT;if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelledunlinkCancelledWaiters();if (interruptMode != 0)reportInterruptAfterWait(interruptMode); }

?結合代碼去看，同步隊列的首節點 并不會直接加入等待隊列，而是通過addConditionWaiter把當前線程構造成一個新節點并加入到等待隊列中。

private Node addConditionWaiter() {Node t = lastWaiter;// If lastWaiter is cancelled, clean out.if (t != null && t.waitStatus != Node.CONDITION) {unlinkCancelledWaiters();t = lastWaiter;}Node node = new Node(Thread.currentThread(), Node.CONDITION);if (t == null)firstWaiter = node;elset.nextWaiter = node;lastWaiter = node;return node; }

通知

調用Condition的signal()方法，將會喚醒在等待隊列中等待最長時間的節點（條件隊列里的首節點），在喚醒節點前，會將節點移到同步隊列中。當前線程加入到等待隊列中如圖所示：

?回到上面的demo，鎖被釋放后，線程Consumer開始沉睡，這個時候線程因為線程Consumer沉睡時，會喚醒AQS隊列中的頭結點，所所以線程Producer會開始競爭鎖，并獲取到，執行完后線程Producer會調用signal方法，“發出”signal信號，signal方法如下：

public final void signal() {if (!isHeldExclusively())throw new IllegalMonitorStateException();Node first = firstWaiter; //firstWaiter為condition自己維護的一個鏈表的頭結點，取出第一個節點后開始喚醒操作if (first != null)doSignal(first); }

? ? ? ?在調用signal()方法之前必須先判斷是否獲取到了鎖（isHeldExclusively方法）。接著獲取等待隊列的首節點，將其移動到同步隊列并且利用LockSupport喚醒節點中的線程。
? ? ? 被喚醒的線程將從await方法中的while循環中退出（ ?while (!isOnSyncQueue(node)) { 方法返回true，節點已經在同步隊列中）。隨后調用同步器的acquireQueued（）方法加入到同步狀態的競爭當中去。成功獲取到競爭的線程從先前調用await方法返回，此時該線程已經成功獲取了鎖。

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AQS的同步隊列與Condition的等待隊列，兩個隊列的作用是不同，事實上，每個線程也僅僅會同時存在以上兩個隊列中的一個，流程是這樣的：

可以這樣理解，整個協作過程是靠結點在AQS的等待隊列和Condition的等待隊列中來回移動實現的，每個隊列的意義不同，Condition作為一個條件類，很好的自己維護了一個等待信號的隊列，并在適時的時候將結點加入到AQS的等待隊列中來實現的喚醒操作

總結

以上是生活随笔為你收集整理的java Condition类的详细介绍的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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