在Java中如何使用ReentrantLock结合Condition实现线程通信_Condition线程通知实践_技术教程

ReentrantLock结合Condition可实现更灵活的线程协作，通过newCondition()创建多个等待队列，使用await()/signal()替代wait/notify，避免虚假唤醒。示例中生产者消费者模型利用notFull和notEmpty两个Condition精确控制线程等待与唤醒，确保线程安全与高效通信。

在Java中，ReentrantLock 提供了比 synchronized 更灵活的锁机制，而结合 Condition 可以实现更精确的线程等待与通知。相比传统的 wait/notify，Condition 允许一个锁创建多个等待条件，从而实现更复杂的线程协作场景。

Condition 的基本原理

每个 Condition 实例都由 ReentrantLock 创建，通过 lock.newCondition() 获取。它提供了类似 Object 的 wait、notify 和 notifyAll 方法，分别是：

await()：当前线程释放锁并进入等待状态
signal()：唤醒一个等待中的线程
signalAll()：唤醒所有等待中的线程

使用 Condition 能避免虚假唤醒，并支持多个独立的等待队列。

生产者-消费者模型示例

下面是一个典型的生产者-消费者问题，使用 ReentrantLock 和 Condition 实现线程间通信：

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ProducerConsumerExample {
    private final Queue queue = new LinkedList<>();
    private final int MAX_SIZE = 5;

    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private final Condition notFull = lock.newCondition();
    private final Condition notEmpty = lock.newCondition();

    class Producer implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
                lock.lock();
                try {
                    while (queue.size() == MAX_SIZE) {
                        System.out.println("队列已满，生产者等待...");
                        notFull.await(); // 等待空间
                    }
                    queue.offer(i);
                    System.out.println("生产: " + i);
                    notEmpty.signal(); // 通知消费者可以消费
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        }
    }

    class Consumer implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                lock.lock();
                try {
                    while (queue.isEmpty()) {
                        System.out.println("队列为空，消费者等待...");
                        notEmpty.await(); // 等待数据
                    }
                    Integer value = queue.poll();
                    System.out.println("消费: " + value);
                    notFull.signal(); // 通知生产者可以生产
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ProducerConsumerExample example = new ProducerConsumerExample();
        Thread producer = new Thread(example.new Producer());
        Thread consumer = new Thread(example.new Consumer());

        producer.start();
        consumer.start();
    }
}