Java并发编程：使用Condition类实现精确线程通信

一只小鹿

发布时间：2026-10-14 | 2人浏览过

原创

Condition是JDK 5引入的高级线程通信工具，它允许将多个等待集绑定到同一个锁上，从而解决传统synchronized关键字无法区分通知对象的缺陷。本文将深入解析Condition的工作机制，并提供基于ReentrantLock的实战代码。

Condition与传统监视器的区别

在Java中，Object类的wait()、notify()和notifyAll()方法用于同步对象，但它们必须与"同步锁"（即synchronized关键字）捆绑使用，且每个对象只有一个等待队列。这导致程序难以针对特定条件的线程进行唤醒，容易引发虚假唤醒或唤醒错误的线程。

Condition类打破了这种限制。Condition需要与"互斥锁"（如java.util.concurrent.locks.Lock）组合使用。其核心优势在于：

解耦关联：一个Lock可以创建多个Condition实例，每个Condition对应特定的业务逻辑或线程状态。
精确唤醒：通过signal()唤醒指定条件队列中的一个线程，或者通过signalAll()唤醒全部，避免了全局干扰。

核心方法对照表

理解Condition的功能，最直接的方式是与Object方法进行对比：

// 造成当前线程在接到信号或被中断之前一直处于等待状态。
void await()
// 造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定等待时间之前一直处于等待状态。
boolean await(long time, TimeUnit unit)
// 造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定等待时间之前一直处于等待状态。
long awaitNanos(long nanosTimeout)
// 造成当前线程在接到信号之前一直处于等待状态。（不可中断）
void awaitUninterruptibly()
// 造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定最后期限之前一直处于等待状态。
boolean awaitUntil(Date deadline)
// 唤醒一个等待线程。
void signal()
// 唤醒所有等待线程。
void signalAll()

基础用法示例

以下示例展示了如何使用Condition替代synchronized进行简单的线程交替执行。相比传统的notify/notifyAll，这里的逻辑更清晰，lock/unlock结构也更加规范。

public class ThreadTest2 { 
  public static void main(String[] args) { 
    final Business business = new Business(); 
    // 启动子线程
    new Thread(new Runnable() { 
      @Override 
      public void run() { 
        threadExecute(business, "sub"); 
      } 
    }).start();
    // 主线程执行
    threadExecute(business, "main"); 
  }   
  
  public static void threadExecute(Business business, String threadType) { 
    for(int i = 0; i < 100; i++) { 
      try { 
        if("main".equals(threadType)) { 
          business.main(i); 
        } else { 
          business.sub(i); 
        } 
      } catch (InterruptedException e) { 
        e.printStackTrace(); 
      }
    }
  } 
}
class Business { 
  private boolean bool = true; 
  private Lock lock = new ReentrantLock(); 
  // 为Lock创建Condition对象
  private Condition condition = lock.newCondition();  
  
  public /*synchronized*/ void main(int loop) throws InterruptedException { 
    lock.lock();
    try {
      // 使用while防止虚假唤醒
      while(bool) {         
        condition.await();//相当于this.wait()
      }
      for(int i = 0; i < 100; i++) { 
        System.out.println("main thread seq of " + i + ", loop of " + loop);
      }
      bool = true;
      condition.signal();//相当于this.notify(), 唤醒sub线程
    } finally {
      lock.unlock();
    }
  }   
  
  public /*synchronized*/ void sub(int loop) throws InterruptedException { 
    lock.lock();
    try {
      while(!bool) {
        condition.await();
      }
      for(int i = 0; i < 10; i++) { 
        System.out.println("sub thread seq of " + i + ", loop of " + loop);
      }
      bool = false;
      condition.signal();//相当于this.notify(), 唤醒main线程
    } finally {
      lock.unlock();
    }
  } 
}

进阶案例：基于多Condition的有界缓存区

上述例子虽然能用，但本质上还是单Condition。Condition真正强大的地方体现在生产者-消费者模式中。当存在多个阻塞条件时（例如：缓冲区满需等待写操作完成，缓冲区空需等待读操作完成），如果使用单个Condition，可能导致唤醒错误的线程，产生性能浪费甚至死循环。

下面是一个标准的有界缓存区实现：

class BoundedBuffer { 
  final Lock lock = new ReentrantLock();//锁对象 
  final Condition notFull = lock.newCondition();//写线程条件：缓冲区不满时可写
  final Condition notEmpty = lock.newCondition();//读线程条件：缓冲区非空时可读
 
  final Object[] items = new Object[100];//缓存队列 
  int putptr/*写索引*/, takeptr/*读索引*/, count/*队列中存在的数据个数*/; 
 
  public void put(Object x) throws InterruptedException { 
   lock.lock();
   try {
    // 如果队列满了，则挂起当前写线程
    while (count == items.length)
     notFull.await();
    
    items[putptr] = x;//赋值
    // 环形数组索引处理
    if (++putptr == items.length) putptr = 0;
    ++count;//计数加一
    
    // 写入成功后，唤醒一个正在等待数据的读线程
    notEmpty.signal();
   } finally {
    lock.unlock();
   }
  }
 
  public Object take() throws InterruptedException { 
   lock.lock();
   try {
    // 如果队列为空，则挂起当前读线程
    while (count == 0)
     notEmpty.await();
    
    Object x = items[takeptr];//取值
    // 环形数组索引处理
    if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;
    --count;//计数减一
    
    // 读取后腾出空间，唤醒一个正在等待空间的写线程
    notFull.signal();
    return x;
   } finally {
    lock.unlock();
   }
  }  
}