深入浅出Java Condition 的await和signal机制（一）
每个对象都可以调用 Object 的 wait/notify 方法来实现等待/通知机制。而 Condition 接口也提供了类似的方法。Condition 接口一共提供了以下 7 个方法：
- await()：线程等待直到被通知或者中断。类似于 Object.wait()。
- awaitUninterruptibly()：线程等待直到被通知，即使在等待时被中断也不会返回。没有与之对应的 Object 方法。
- await(long time, TimeUnit unit)：线程等待指定的时间，或被通知，或被中断。类似于 Object.wait(long timeout)，但提供了更灵活的时间单位。
- awaitNanos(long nanosTimeout)：线程等待指定的纳秒时间，或被通知，或被中断。没有与之对应的 Object 方法。
- awaitUntil(Date deadline)：线程等待直到指定的截止日期，或被通知，或被中断。没有与之对应的 Object 方法。
- signal()：唤醒一个等待的线程。类似于 Object.notify()。
- signalAll()：唤醒所有等待的线程。类似于 Object.notifyAll()。
以下是Object 类的主要方法，我们来做一下对比：
- wait()：线程等待直到被通知或者中断。
- wait(long timeout)：线程等待指定的时间，或被通知，或被中断。
- wait(long timeout, int nanos)：线程等待指定的时间，或被通知，或被中断。
- notify()：唤醒一个等待的线程。
- notifyAll()：唤醒所有等待的线程。
Condition 源码分析
要想深入理解 Condition 的实现原理，就需要挖掘一下 Condiiton 的源码。创建一个 Condition 对象可以通过lock.newCondition() 来创建，这个方法实际上会 new 一个 ConditionObject 的对象，ConditionObject 是 AQS 的一个内部类，我们就拿 ReentrantLock 来举例说明吧。
public class ReentrantLock implements Lock, java.io.Serializable { abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer { final ConditionObject newCondition() { return new ConditionObject(); } } public Condition newCondition() { return sync.newCondition(); } }AQS 内部维护了一个先进先出（FIFO）的双端队列，并使用了两个引用 head 和 tail 用于标识队列的头部和尾部。
Condition 内部也使用了同样的方式，内部维护了一个先进先出（FIFO）的单向队列，我们把它称为等待队列。
所有调用 await 方法的线程都会加入到等待队列中，并且线程状态均为等待状态。firstWaiter 指向首节点，lastWaiter 指向尾节点，源码如下：
public class ConditionObject implements Condition, java.io.Serializable { private static final long serialVersionUID = 1173984872572414699L; /** First node of condition queue. */ private transient Node firstWaiter; /** Last node of condition queue. */ private transient Node lastWaiter; }Node 中的 nextWaiter 指向队列中的下一个节点。并且进入到等待队列的 Node 节点状态都会被设置为 CONDITION。同时还有一点需要注意：我们可以多次调用newCondition()方法创建多个 Condition 对象，也就是一个 lock 可以持有多个等待队列。而如果是 Object 方式的话，就只能有一个同步队列和一个等待队列。因此，ReentrantLock 等 AQS 是可以持有一个同步队列和多个等待队列的，new 多个 Condition 就行了。示意图如下：AQS持有多个Condition
持有多个等待队列的好处是什么呢？我们可以通过下面这个例子来说明：
public class BoundedBuffer<T> { private final LinkedList<T> buffer; // 使用 LinkedList 作为缓冲区 private final int capacity; // 缓冲区最大容量 private final ReentrantLock lock; // 互斥锁 private final Condition notEmpty; // 缓冲区非空条件 private final Condition notFull; // 缓冲区非满条件 public BoundedBuffer(int capacity) { this.capacity = capacity; this.buffer = new LinkedList<>(); this.lock = new ReentrantLock(); this.notEmpty = lock.newCondition(); this.notFull = lock.newCondition(); } // 放入一个元素 public void put(T item) throws InterruptedException { lock.lock(); try { // 如果缓冲区满，等待 while (buffer.size() == capacity) { notFull.await(); } buffer.add(item); // 通知可能正在等待的消费者 notEmpty.signal(); } finally { lock.unlock(); } } // 取出一个元素 public T take() throws InterruptedException { lock.lock(); try { // 如果缓冲区空，等待 while (buffer.isEmpty()) { notEmpty.await(); } T item = buffer.removeFirst(); // 通知可能正在等待的生产者 notFull.signal(); return item; } finally { lock.unlock(); } } }考虑这个简单的有界缓冲区 BoundedBuffer，其中生产者放入元素，消费者取出元素。我们将使用两个 Condition：一个表示缓冲区不为空（用于消费者等待），另一个表示缓冲区不满（用于生产者等待）。生产者调用 put 方法放入元素，如果缓冲区已满，则等待 notFull 条件。消费者调用 take 方法取出元素，如果缓冲区为空，则等待 notEmpty 条件。当一个元素被放入或取出时，相应的条件会发出信号，唤醒等待的线程。使用多个 Condition 对象的主要优点是为锁提供了更细粒度的控制，可以实现更复杂的同步场景，比如上面提到的有界缓冲区。
