Java 中锁机制怎么使用 Condition 的 await 和 signal 精确控制多条件线程唤醒

雨雪酱_1775

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2026-07-29

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java中用condition的await()和signal()实现多条件精确唤醒,核心是每个条件绑定独立condition实例并共用reentrantlock;await()需在lock保护下用while循环检查条件,signal()只唤醒对应condition的等待线程。

java 中锁机制怎么使用 condition 的 await 和 signal 精确控制多条件线程唤醒

Java 中用 Condition 的 await() 和 signal() 实现多条件线程精确唤醒,核心在于:每个条件对应一个独立的 Condition 实例,配合同一个 ReentrantLock 使用,避免无差别唤醒(如 notifyAll())带来的性能浪费和逻辑混乱。

Condition 必须绑定到 ReentrantLock 上

Condition 不是独立存在的,它必须由 ReentrantLock.newCondition() 创建。一个锁可以创建多个 Condition,每个代表一类等待条件。

错误写法:
❌ 不要使用 Object.wait()/notify() 混搭 Condition;
❌ 不要跨锁复用同一个 Condition;
❌ 不要在 synchronized 块里调用 Condition 方法(会抛 IllegalMonitorStateException)。

正确结构示例:

private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private final Condition notFull = lock.newCondition();  // 缓冲区未满
private final Condition notEmpty = lock.newCondition(); // 缓冲区非空

await() 必须在 lock 保护下调用,且需配合 while 循环检查条件

await() 会释放当前锁并挂起线程,但被唤醒后**不自动重新获取锁**,而是进入锁竞争队列;唤醒后必须重新检查条件是否真正满足(防止虚假唤醒或条件已变)。

  • 调用前必须已持有锁(否则抛 IllegalMonitorStateException)
  • 务必用 while (conditionNotMet) await();,而非 if
  • 唤醒后再次加锁成功,才继续执行后续逻辑

例如生产者等待“未满”:

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lock.lock();
try {
    while (queue.size() == capacity) {
        notFull.await(); // 释放锁,挂起
    }
    queue.offer(item);
    notEmpty.signal(); // 唤醒一个消费者
} finally {
    lock.unlock();
}

signal() / signalAll() 只唤醒对应条件的等待线程

signal() 从该 Condition 的等待队列中选一个线程唤醒;signalAll() 唤醒全部。关键点:

  • 只影响调用 await() 在这个 Condition 上的线程
  • 不会唤醒在其他 Condition 上等待的线程(实现精确控制)
  • 唤醒不立即执行,只是让线程重新竞争锁;获得锁后仍需检查条件

典型场景:生产者/消费者模型中,生产者 put 后只 signal() 消费者等待的 notEmpty,不影响其他条件。

注意中断与超时的正确处理

await() 支持响应中断和设置超时,但需显式处理异常:

  • awaitNanos(long)、awaitUntil(Date) 返回剩余纳秒数或 false,用于判断是否超时
  • await() 被中断时抛 InterruptedException,应捕获并恢复中断状态(Thread.currentThread().interrupt())
  • 不要忽略中断,否则可能破坏上层调度逻辑

示例(带中断支持):

try {
    while (!ready) {
        notReady.await();
    }
} catch (InterruptedException e) {
    Thread.currentThread().interrupt(); // 恢复中断标志
    throw new RuntimeException("Wait interrupted", e);
}

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