Java 中 ReentrantLock 怎么配合 Condition 实现生产者消费者

胖磊小哥_3520

胖磊小哥_3520

2026-10-21

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原创

reentrantlock 配合 condition 是实现生产者消费者模式的推荐方式,支持多等待队列、可中断和超时等待;需用 while 循环判断条件、finally 中解锁、合理使用 signal/signalall。

java 中 reentrantlock 怎么配合 condition 实现生产者消费者

ReentrantLock 配合 Condition 是实现生产者消费者模式的推荐方式,比 synchronized + wait/notify 更灵活、更安全,尤其支持多个等待队列、可中断等待、超时等待等特性。

核心思路:一个锁 + 两个 Condition

用 ReentrantLock 保证线程安全,用两个 Condition 分别管理“空”和“满”两种等待状态:

JavaStoryDevelop
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你接手一个需求时,是不是经常这样:"改一个小字段 → 结果把不相关的代码也改了"、"需求说得很模糊 → 做着做着发现跑偏了"、"数据库加个字段 → 上线才发现漏了数据兼容"、"做了个新功能 → 一个月后自己都忘了当时怎么设计的"、"写到一半被中断 → 再回来不知道从哪继续";这个 Skill 就是专门解决这些问题的。 它会自动探测你的项目环境(JDK、Spring Boot、ORM、数据库、前端框架),记在

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  • notFull:当队列满时,生产者在此 await;有消费者取走元素后,signal 生产者继续生产
  • notEmpty:当队列空时,消费者在此 await;有生产者放入元素后,signal 消费者继续消费

典型实现(基于阻塞队列逻辑)

以下是一个简化但完整的示例(使用 ArrayDeque 模拟有限容量队列):

public class ProducerConsumerDemo {
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private final Condition notFull  = lock.newCondition();
    private final Condition notEmpty = lock.newCondition();
    private final Deque<string> queue = new ArrayDeque();
    private final int capacity = 5;

    public void produce(String item) throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (queue.size() == capacity) {
                notFull.await(); // 队列满,生产者等待
            }
            queue.offer(item);
            System.out.println("生产: " + item + ", 当前数量=" + queue.size());
            notEmpty.signal(); // 唤醒一个等待消费的线程
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public String consume() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (queue.isEmpty()) {
                notEmpty.await(); // 队列空,消费者等待
            }
            String item = queue.poll();
            System.out.println("消费: " + item + ", 当前数量=" + queue.size());
            notFull.signal(); // 唤醒一个等待生产的线程
            return item;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}
</string>

关键细节和注意事项

  • 必须用 while 循环判断条件,不能用 if:防止虚假唤醒(spurious wakeup)或被错误 signal 后条件已不满足
  • await() 会自动释放锁,唤醒后重新竞争并获取锁:这是 Condition 的核心机制,无需手动 unlock/lock
  • signal() vs signalAll():单个生产者/消费者场景用 signal 即可;存在多个同类线程且需全部响应变化时(如清空队列),考虑 signalAll
  • 务必在 finally 块中 unlock:避免因异常导致锁永久持有

扩展建议:支持中断和超时

Condition 提供了更健壮的等待能力:

  • awaitNanos(long nanosTimeout) 或 await(long time, TimeUnit unit):让等待可超时,避免无限阻塞
  • awaitInterruptibly():支持响应中断,调用线程被 interrupt 时抛出 InterruptedException 并退出等待
  • 配合 Thread.interrupted() 可做优雅关闭(例如设置标志位 + 中断所有等待线程)

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