Java 条件锁的实现

引言

在多线程编程中，我们经常会遇到需要线程等待某个条件满足后再继续执行的情况。Java 提供了条件锁（Condition Lock）来实现这个功能。条件锁是基于某个锁对象的，通过等待和唤醒机制来实现线程间的通信。在本篇文章中，我将向你介绍如何使用 Java 条件锁来处理线程等待和唤醒的场景。

条件锁的流程

下面是使用条件锁的一般流程，我们可以通过一个表格来展示这个流程。

步骤 说明
步骤1 创建一个锁对象
步骤2 创建一个条件对象
步骤3 获得锁对象
步骤4 检查条件是否满足，如果满足则执行相应操作，否则进入等待状态
步骤5 在等待状态中，另一个线程满足条件后调用条件对象的唤醒方法
步骤6 被唤醒的线程从等待状态中返回，继续执行
步骤7 释放锁对象

步骤详解

步骤1：创建一个锁对象

首先，我们需要创建一个锁对象，这个锁对象将作为条件锁的基础。在 Java 中，可以使用 ReentrantLock 类来创建一个锁对象。

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

步骤2：创建一个条件对象

接下来，我们需要创建一个条件对象，这个条件对象将用于线程的等待和唤醒。在 Java 中，可以使用 Lock 接口的 newCondition 方法来创建一个条件对象。

import java.util.concurrent.locks.Condition;

Condition condition = lock.newCondition();

步骤3：获得锁对象

在使用条件锁之前，我们需要先获得锁对象。我们可以使用 lock 方法来获得锁对象，然后在执行完相关操作后再释放锁对象。

lock.lock();
try {
    // 执行相关操作
} finally {
    lock.unlock();
}

步骤4：检查条件是否满足

在获得锁对象后，我们可以使用 if 语句来检查条件是否满足。如果条件满足，则执行相应操作；否则，进入等待状态。

lock.lock();
try {
    while (!conditionSatisfied) {
        condition.await(); // 进入等待状态
    }
    // 执行相应操作
} finally {
    lock.unlock();
}

步骤5：唤醒等待的线程

当条件满足时，我们需要唤醒等待的线程。我们可以使用条件对象的 signal 或 signalAll 方法来唤醒线程。

lock.lock();
try {
    conditionSatisfied = true; // 设置条件满足
    condition.signal(); // 唤醒一个等待的线程
    // 或者使用 condition.signalAll() 唤醒所有等待的线程
} finally {
    lock.unlock();
}

步骤6：线程从等待状态中返回

一旦被唤醒，线程将从等待状态中返回，并继续执行后续的操作。

lock.lock();
try {
    while (!conditionSatisfied) {
        condition.await(); // 进入等待状态
    }
    // 执行相应操作
} finally {
    lock.unlock();
}

步骤7：释放锁对象

在使用完条件锁后，我们需要释放锁对象，以便其他线程可以获得锁对象并进行操作。

lock.lock();
try {
    // 执行相关操作
} finally {
    lock.unlock();
}

状态图

下面是使用 Mermaid 语法绘制的状态图，展示了线程的等待和唤醒过程。

stateDiagram-v