Lock: Condition

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任意一个Java对象，都拥有一组监视器方法（定义在java.lang.Object上），主要包括wait()、wait(long timeout)、notify()、notifyAll()，这些方法与synchronized关键字配合，可以实现等待/通知机制。

Condition的作用是对锁进行更精确的控制，也提供了类似Object的监视器方法。
Condition中的await()方法相当于Object的wait()方法，Condition中的signal()方法相当于Object的notify()方法，Condition中的signalAll()相当于Object的notifyAll()方法。

不同的是，Object中的监视器方法是和”同步锁”(synchronized关键字)配合使用的；而Condition是需要与”排他锁”/“共享锁” Lock 配合使用的。

Condition实现分析

ConditionObject是队列同步器AbstractQueuedSynchronizer的内部类，实现了Condition接口。因为Condition的操作需要获取相关联的锁，所以作为同步器的内部类也较为合理。

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public class ConditionObject implements Condition, java.io.Serializable

Condition的实现主要包括：等待队列、等待、通知。

等待队列

等待队列是一个FIFO的队列，在队列中的每个节点都包含了一个线程引用，

等待队列的节点复用了同步器中同步队列的节点定义AbstractQueuedSynchronizer.Node。

一个Condition包含一个等待队列，Condition拥有首节点（firstWaiter）和尾节点（lastWaiter）。
尾节点的更新并没有像同步队列中使用CAS保证，原因在于调用await()方法的线程必定是获取了锁的线程，也就是说该过程是由锁来保证线程安全的。

在Object监视器模型上，一个对象拥有一个同步队列和一个等待队列；而并发包中的Lock拥有一个同步队列和多个等待队列。

等待

调用Condition的await()方法会使当前线程进入等待队列并释放锁，同时线程状态会变为等待状态。从队列的角度看，相当于同步队列的首节点（获取了锁的节点）移动到Condition的等待队列中（通过addConditionWaiter()方法把当前线程构造成一个新的节点）。

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public final void await() throws InterruptedException {
        if (Thread.interrupted())
            throw new InterruptedException();
        // 当前线程加入到等待队列
        Node node = addConditionWaiter();
        // 释放同步状态(锁)
        int savedState = fullyRelease(node);
        int interruptMode = 0;
        // 循环处理被唤醒的过程
        while (!isOnSyncQueue(node)) {
            LockSupport.park(this);
            if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
                break;
        }
        if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
            interruptMode = REINTERRUPT;
        if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
            unlinkCancelledWaiters();
        if (interruptMode != 0)
            reportInterruptAfterWait(interruptMode);
    }

当等待队列中的节点被唤醒，则唤醒的节点尝试获取同步状态。如果不是通过其他线程调用signal()方法唤醒，而是对等待线程进行中断，则会抛出异常InterruptedException。

通知

调用Condition的signal()方法会唤醒等待队列中等待时间最长的节点（首节点），在唤醒节点之前，会将节点移到同步队列中。

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public final void signal() {
	// 前置条件必须是获取了锁，在此进行检查
    if (!isHeldExclusively())
        throw new IllegalMonitorStateException();
    Node first = firstWaiter;
    if (first != null)
        doSignal(first);
}

唤醒的过程：

  1. 调用该方法的前置条件是当前线程必须获取了锁
  2. 接着获取等待队列的首节点，调用同步器的enq(Node node)方法将其移动到同步队列中
  3. 最后使用 LockSupport 唤醒节点中的线程。
  4. 被唤醒的额线程将从await()方法中的while循环中退出，进而调用同步器的acquireQueued()方法加入到获取同步状态的竞争中。
  5. 成功获取同步状态之后，被唤醒的线程将从先前调用的await()方法返回，此时已经成功获取锁。

Condition的signalAll()方法，相当于对等待队列中的每个节点均执行一次signal()方法，效果就是将等待队列中的所有节点全部移动到同步队列中，并唤醒每个节点的线程。