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使用Condition实现线程间的精准通信

访客 技术 2026年5月30日 1

在Java并发编程中,除了synchronized配合wait()和notify()进行线程协作外,Lock接口提供了更灵活的同步机制。通过ReentrantLock结合Condition,可以实现对线程等待与唤醒的精细化控制。

以一个基础的生产者-消费者模型为例,使用synchronized时,线程通过wait()进入等待状态,由notifyAll()唤醒其他线程。但在复杂场景下,这种"全唤醒"方式效率较低且无法指定唤醒目标。

改用Lock后,await()和signal()替代了原有的wait()和notify(),核心逻辑保持一致:

class SharedResource {
    private int value = 0;
    private final Lock lock = new ReentrantLock();
    private final Condition condition = lock.newCondition();

    public void increment() {
        lock.lock();
        try {
            while (value != 0) {
                condition.await();
            }
            Thread.sleep(100);
            value++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " -> " + value);
            condition.signalAll();
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void decrement() {
        lock.lock();
        try {
            while (value == 0) {
                condition.await();
            }
            Thread.sleep(100);
            value--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " -> " + value);
            condition.signalAll();
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

然而,Condition真正的优势在于支持多个独立的等待队列。通过创建多个Condition实例,可实现线程间有序执行。例如,要求三个线程按A→B→C顺序循环打印:

class OrderedPrinter {
    private int sequence = 1;
    private final Lock lock = new ReentrantLock();
    private final Condition condA = lock.newCondition();
    private final Condition condB = lock.newCondition();
    private final Condition condC = lock.newCondition();

    public void printA() {
        lock.lock();
        try {
            while (sequence != 1) {
                condA.await();
            }
            Thread.sleep(100);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": AAA");
            sequence = 2;
            condB.signal();
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void printB() {
        lock.lock();
        try {
            while (sequence != 2) {
                condB.await();
            }
            Thread.sleep(100);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": BBB");
            sequence = 3;
            condC.signal();
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void printC() {
        lock.lock();
        try {
            while (sequence != 3) {
                condC.await();
            }
            Thread.sleep(100);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": CCC");
            sequence = 1;
            condA.signal();
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

主程序启动三个线程分别调用printA、printB、printC方法,利用不同的Condition对象实现了精确的线程调度。相比传统wait/notify机制,这种方式避免了不必要的线程唤醒,提升了系统性能与可控性。

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