Java 中 ReentrantLock 怎么结合 Condition 实现精准唤醒

夜瑶姑娘_7358

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2026-10-14

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原创

reentrantlock 配合 condition 可实现线程精准唤醒,因每个 condition 维护独立等待队列,signal() 仅唤醒在其上 await() 的线程;需用 while 循环条件检查、持锁调用 signal、不同语义场景使用不同 condition。

java 中 reentrantlock 怎么结合 condition 实现精准唤醒

ReentrantLock 配合 Condition 可以实现线程的精准唤醒,避免 synchronized 中 notify() 唤醒任意一个等待线程带来的不确定性。核心在于:每个 Condition 对象绑定到同一个锁上,但维护独立的等待队列,调用其 signal() 或 signalAll() 时,只唤醒在该 Condition 上 await() 的线程。

一、Condition 的基本使用逻辑

ReentrantLock 不像 synchronized 内置 monitor 那样自带 wait/notify,它把等待/唤醒机制抽离成 Condition 接口。一个 Lock 可创建多个 Condition 实例,每个代表一类等待场景:

  • 调用 lock.newCondition() 获取 Condition 实例
  • 线程必须先获取锁,才能调用该 Condition 的 await()(会自动释放锁,并进入对应等待队列)
  • 其他线程在持有同一把锁的前提下,调用 signal() 唤醒一个等待线程,或 signalAll() 唤醒全部
  • await() 返回前会重新竞争锁,成功后才继续执行(需配合 while 循环做条件重检)

二、典型场景:生产者-消费者精准唤醒

比如缓冲区满时,生产者 await(full),消费者消费后 signal(full);缓冲区空时,消费者 await(empty),生产者生产后 signal(empty)。两个等待队列互不干扰:

js2java
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class BoundedBuffer {
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private final Condition notFull  = lock.newCondition();
    private final Condition notEmpty = lock.newCondition();
    private final List<integer> buffer = new ArrayList();
    private final int capacity = 10;

    void put(int item) throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (buffer.size() == capacity) {
                notFull.await(); // 等在 notFull 队列
            }
            buffer.add(item);
            notEmpty.signal(); // 只唤醒在 notEmpty 上 await 的消费者
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    int take() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (buffer.isEmpty()) {
                notEmpty.await(); // 等在 notEmpty 队列
            }
            int item = buffer.remove(0);
            notFull.signal(); // 只唤醒在 notFull 上 await 的生产者
            return item;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}
</integer>

三、关键注意事项

精准唤醒不是自动发生的,依赖正确使用模式:

  • 必须用 while 而非 if 检查条件:防止虚假唤醒或被错误 signal 后条件仍不满足
  • signal() 前必须持有锁:否则抛 IllegalMonitorStateException(这是和 Object.wait/notify 的重要区别)
  • 不同语义的等待应使用不同 Condition:比如“有数据可读”和“有空间可写”不能共用一个 Condition,否则 signal() 会唤醒错的线程
  • await() 会释放锁,signal() 不释放锁:signal() 后当前线程继续执行,被唤醒线程需重新竞争锁

四、进阶:多路等待与选择性唤醒

一个锁可以关联多个 Condition,适用于更细粒度的协作。例如任务调度器中:

  • readyTasks:有就绪任务待执行
  • idleWorkers:有空闲工作线程可分配任务
  • shutdownSignal:收到关闭指令

当新任务到达,只 readyTasks.signal();当线程变空闲,只 idleWorkers.signal();关闭时三个都 signalAll()。各线程按需 await 对应 Condition,真正实现“谁该醒谁醒”。

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