Java中条件变量怎么用 掌握Condition实现线程通信

条件变量在java中主要用于多线程协作通信，通过condition接口与lock配合实现更细粒度的同步。其核心方法包括：1.await()使线程等待并释放锁；2.signal()唤醒一个等待线程；3.signalall()唤醒所有等待线程。使用步骤为：获取lock、创建condition、调用await()等待、其他线程改变条件后调用signal()/signalall()通知、最后释放lock。为避免死锁和活锁，应避免循环等待、使用超时机制、合理选择signal或signalall、防止重复加锁。与synchronized相比，condition支持多个等待队列、更灵活的唤醒控制，并适用于复杂场景，但需注意await()必须在持有锁期间调用，以确保原子性、互斥性和条件判断正确性。

条件变量在Java中主要用于解决多线程环境下，线程间的协作和通信问题。简单来说，它允许线程在满足特定条件时挂起，并在其他线程改变条件后被唤醒。这比直接使用wait()/notify()机制更加灵活和安全。

Condition接口是java.util.concurrent.locks包下的一个关键组成部分，它与Lock接口紧密配合，提供了一种更加细粒度的线程同步机制。

Condition接口的核心方法

• await(): 类似于Object.wait()，使当前线程进入等待状态，直到被signal()或signalAll()唤醒，或者被中断。调用await()前必须持有与Condition相关的Lock。
• signal(): 类似于Object.notify()，唤醒一个等待在Condition上的线程。被唤醒的线程会尝试重新获取Lock，并在获取成功后继续执行。
• signalAll(): 类似于Object.notifyAll()，唤醒所有等待在Condition上的线程。

使用Condition实现线程通信的基本步骤

1. 获取Lock: 首先，需要获取一个Lock对象，例如ReentrantLock。
2. 创建Condition: 通过Lock对象的newCondition()方法创建一个Condition对象。
3. 等待条件: 在需要等待特定条件满足时，调用Condition对象的await()方法释放Lock并进入等待状态。
4. 通知条件: 当其他线程改变了条件，并且需要唤醒等待线程时，调用Condition对象的signal()或signalAll()方法。
5. 释放Lock: 确保在不需要同步资源时释放Lock，避免死锁。

如何避免死锁和活锁？

死锁和活锁是多线程编程中常见的陷阱。使用Condition时，尤其需要注意以下几点：

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• 避免循环等待: 确保线程之间的等待关系不是循环的，即A等待B，B等待C，C又等待A。
• 超时机制: 在await()方法中使用超时参数，例如await(long time, TimeUnit unit)，防止线程永久等待。
• 合理使用signal()和signalAll(): 尽量使用signalAll()，避免因线程调度顺序导致某些线程无法被唤醒。signal()只唤醒一个线程，在复杂场景下容易出现问题。
• 避免重复加锁: 确保在调用await()之前已经持有Lock，并且在被唤醒后能成功重新获取Lock。

Condition和synchronized的区别是什么？

synchronized是Java提供的内置锁机制，而Condition是Lock接口的补充，提供了更灵活的线程通信方式。主要区别在于：

• 灵活性: Condition可以创建多个等待队列，允许线程在不同的条件下等待，而synchronized只能有一个等待队列。
• 细粒度控制: Condition提供了signal()和signalAll()方法，可以更精确地控制唤醒哪些线程，而synchronized只能唤醒一个或所有线程。
• 性能: 在某些情况下，Condition可以提供更好的性能，因为它减少了不必要的线程唤醒和竞争。

但synchronized使用起来更简单，适合简单的同步场景。Condition则更适合复杂的线程协作场景。

为什么await()必须在lock和unlock之间调用？

await()方法必须在lock()和unlock()之间调用，是因为await()的内部实现依赖于Lock提供的互斥机制。具体来说：

1. 原子性: await()操作需要先释放当前持有的Lock，然后进入等待状态。这个释放Lock和进入等待状态必须是原子性的，否则可能导致其他线程在释放Lock之前就获取了Lock，从而破坏了互斥性。
2. 避免竞争: 如果await()可以在没有持有Lock的情况下调用，那么多个线程可能会同时尝试释放Lock，导致竞争和未定义的行为。
3. 保证条件判断的正确性: 通常，线程在调用await()之前会先判断某个条件是否满足。这个条件判断也必须在持有Lock的情况下进行，否则可能出现条件竞争，导致线程在不应该等待的情况下进入等待状态，或者在应该等待的情况下继续执行。

简单来说，Lock保证了await()操作的原子性和互斥性，确保线程在等待期间不会出现数据竞争和不一致的情况。

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