Java并发基础-Condition对象分析

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

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；

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