使用Lock和Condition可实现生产者消费者模型中线程的精准协作，通过notFull和notEmpty两个条件变量控制缓冲区满或空时的等待与唤醒，相比synchronized更灵活安全。
在Java中，使用Lock和Condition可以更灵活地实现线程间的协作，相比synchronized关键字，它提供了更细粒度的控制。生产者消费者模型是多线程编程中的经典问题，利用Lock和Condition能很好地解决线程间的等待与唤醒机制。
使用Lock和Condition的基本原理
Lock接口提供了比synchronized更广泛的锁定操作，而Condition则允许线程在特定条件下挂起或唤醒。一个Lock可以关联多个Condition实例，这使得我们可以针对不同的等待条件进行精确控制。
在生产者消费者场景中：
- 生产者线程在缓冲区满时需要等待，直到有空间可用
- 消费者线程在缓冲区空时需要等待，直到有数据可消费
通过两个Condition分别表示“不满”和“不空”的状态，就能实现高效的线程通信。
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代码实现步骤详解
下面是一个基于阻塞队列思想的简化版生产者消费者实现：
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class ProducerConsumer {
private final Queue queue = new LinkedList<>();
private final int MAX_SIZE = 5;
private final Lock lock = new ReentrantLock();
private final Condition notFull = lock.newCondition();
private final Condition notEmpty = lock.newCondition();
public void produce(int item) throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (queue.size() == MAX_SIZE) {
System.out.println("队列已满，生产者等待...");
notFull.await(); // 等待不满信号
}
queue.offer(item);
System.out.println("生产了：" + item + "，当前大小：" + queue.size());
notEmpty.signal(); // 唤醒消费者
} finally {
lock.unlock();
}
}
public int consume() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (queue.isEmpty()) {
System.out.println("队列为空，消费者等待...");
notEmpty.await(); // 等待不空信号
}
int item = queue.poll();
System.out.println("消费了：" + item + "，剩余大小：" + queue.size());
notFull.signal(); // 唤醒生产者
return item;
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
关键点说明：
- 使用while判断而非if，防止虚假唤醒
- await()会释放锁并使线程进入等待状态
- signal()用于唤醒一个等待线程，signalAll()可唤醒所有
- 必须在finally块中释放锁，确保异常时也能解锁
测试与运行效果
创建多个生产者和消费者线程来验证功能：
public static void main(String[] args) {
ProducerConsumer pc = new ProducerConsumer();
// 生产者线程
new Thread(() -> {
int i = 0;
while (true) {
try {
pc.produce(++i);
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); }
}
}).start();
// 消费者线程
new Thread(() -> {
while (true) {
try {
pc.consume();
Thread.sleep(800);
} catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); }
}
}).start();
}
输出会显示生产和消费交替进行，当缓冲区满或空时相应线程会暂停，直到对方操作释放资源。
基本上就这些。这种方式比传统的wait/notify更安全、更灵活，尤其适合复杂同步场景。
