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JAVA基础:Condition原理解析
- Condition用途
- Condition原理介绍
- await()阻塞线程
- signal()唤醒线程
- Condition源码分析
- await()释放锁阻塞线程
- signal()通知await()线程继续运行
Condition用途
我们知道当多个线程需要访问一个共享资源时,需要第共享资源加锁。 当一个线程释放锁时,所有等待锁的线程都会尝试去获取锁。 但是如果我们想只让部分等待锁的线程去获取锁时,就需要用到Condition。
Condition原理介绍
Condition具体实现在AbstractQueuedSynchronizer类中。这个类中管理了一个阻塞队列和N多个条件队列。阻塞队列记录了等待获取锁的线程,头结点记录了当前正在运行的线程。条件队列记录了由Condition.await()阻塞的线程,一个Lock可以有多个Condition,每个Condition是一个队列。Condition是AbstractQueuedSynchronizer的一个内部类ConditionObject,所以创建的Condition对象中是可以访问整个AbstractQueuedSynchronizer对象的属性的,通过这样将Condition与Lock相关联。
await()阻塞线程
await()方法释放锁,并将当前线程封装成一个node加入到条件队列的尾部。同时阻塞当前线程,等待唤醒。在调用await()方法时,当前线程必须是获取到了锁的状态,否则会抛出异常IllegalMonitorStateException。
signal()唤醒线程
signal()将条件队列中的第一个节点加入到阻塞队列的尾端,表示可以被唤醒执行
(图片来源:https://blog.csdn/fuyuwei2015/article/details/72602182)
Condition源码分析
await()释放锁阻塞线程
前面说到的是会将线程加入到条件队列中,通过方法addConditionWaiter。每当线程从LockSupport.park中退出继续运行时,然后通过isOnSysnQueue方法来判断是否可以退出阻塞。isOnSyncQueue表示线程是否在阻塞队列中,如果在则退出。或者checkInterruptWhileWaiting判断线程被打断后会退出循环。
public final void await() throws InterruptedException {
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
//加入条件队列
Node node = addConditionWaiter();
// 释放锁
int savedState = fullyRelease(node);
int interruptMode = 0;
//
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);
}
signal()通知await()线程继续运行
其实正常情况下,signal()并不会执行LockSupport.unpark来唤醒等待的线程,而是将线程节点从条件队列移动到了阻塞队列。那么当运行signal()的线程释放了锁以后,那么调用await()的线程LockSupport.park阻塞的,就可以被唤醒。
public final void signal() {
//当前线程是否获取独占锁,isHeldExclusively由子类实现
if (!isHeldExclusively())
throw new IllegalMonitorStateException();
Node first = firstWaiter;
if (first != null)
//通知
doSignal(first);
}
private void doSignal(Node first) {
do {
//断掉节点与条件队列的联系
if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)
lastWaiter = null;
first.nextWaiter = null;
} while (!transferForSignal(first) &&
(first = firstWaiter) != null);
}
/**
* Transfers a node from a condition queue onto sync queue.
* Returns true if successful.
* @param node the node
* @return true if successfully transferred (else the node was
* cancelled before signal)
*/
final boolean transferForSignal(Node node) {
/*
* If cannot change waitStatus, the node has been cancelled.
*/
if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))
return false;
/*
* Splice onto queue and try to set waitStatus of predecessor to
* indicate that thread is (probably) waiting. If cancelled or
* attempt to set waitStatus fails, wake up to resync (in which
* case the waitStatus can be transiently and harmlessly wrong).
*/
// enq(node): 自旋进入阻塞队列的队尾
// 注意,这里的返回值 p 是 node 在阻塞队列的前驱节点
Node p = enq(node);
int ws = p.waitStatus;
// 通常这里的ws是小于0的,compareAndSetWaitStatus是会返回true的,假设发生了阻塞队 列中的前驱节点取消等待ws>0,或者 CAS 失败,只要唤醒线程,会重新阻塞。
if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
LockSupport.unpark(node.thread);
return true;
}
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