Java并發(fā)編程之Condition源碼分析（推薦）

更新時(shí)間：2019年03月22日 10:21:35 作者：什么都會(huì)一點(diǎn)

這篇文章主要介紹了Java并發(fā)編程之Condition源碼分析，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

Condition介紹

上篇文章講了ReentrantLock的加鎖和釋放鎖的使用，這篇文章是對ReentrantLock的補(bǔ)充。ReentrantLock#newCondition()可以創(chuàng)建Condition，在ReentrantLock加鎖過程中可以利用Condition阻塞當(dāng)前線程并臨時(shí)釋放鎖，待另外線程獲取到鎖并在邏輯后通知阻塞線程"激活"。Condition常用在基于異步通信的同步機(jī)制實(shí)現(xiàn)中，比如dubbo中的請求和獲取應(yīng)答結(jié)果的實(shí)現(xiàn)。

常用方法

Condition中主要的方法有2個(gè)

（1）await()方法可以阻塞當(dāng)前線程，并釋放鎖。
（2）在獲取鎖后可以調(diào)用signal()通知被await()阻塞的線程"激活"。

這里的await()，signal()必須在ReentrantLock#lock()和ReentrantLock#unlock()之間調(diào)用。

Condition實(shí)現(xiàn)分析

Condition的實(shí)現(xiàn)也是利用AbstractQueuedSynchronizer隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)，await()在被調(diào)用后先將當(dāng)前線程加入到等待隊(duì)列中，然后釋放鎖，最后阻塞當(dāng)前線程。signal()在被調(diào)用后會(huì)先獲取等待隊(duì)列中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并將這個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化成ReentrantLock中的節(jié)點(diǎn)并加入到同步阻塞隊(duì)列的結(jié)尾，這樣此節(jié)點(diǎn)的上個(gè)節(jié)點(diǎn)線程釋放鎖后會(huì)激活此節(jié)點(diǎn)線程取來獲取鎖。

await()方法源碼分析

await()源碼如下

public final void await() throws InterruptedException {
		//判斷是否當(dāng)前線程是否被中斷中斷則拋出中斷異常
      if (Thread.interrupted())
        throw new InterruptedException();
		//加入等待隊(duì)列
      Node node = addConditionWaiter();
		//釋放當(dāng)前線程鎖
      int savedState = fullyRelease(node);
      int interruptMode = 0;
		//判斷是否在同步阻塞隊(duì)列，如果不在一直循環(huán)到被加入
      while (!isOnSyncQueue(node)) {
		//阻塞當(dāng)前線程
        LockSupport.park(this);
		//判斷是否被中斷
        if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
          break;
      }
		//獲取鎖，如果獲取中被中斷則設(shè)置中斷狀態(tài)
      if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
        interruptMode = REINTERRUPT;
		//清除等待隊(duì)列中被"激活"的節(jié)點(diǎn)
      if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
        unlinkCancelledWaiters();
		//如果當(dāng)前線程被中斷，處理中斷邏輯
      if (interruptMode != 0)
        reportInterruptAfterWait(interruptMode);
    }

主要分以下幾步

（1）先判斷是否當(dāng)前線程是否被中斷中斷則拋出中斷異常如果未中斷調(diào)用addConditionWaiter()加入等待隊(duì)列
（2）調(diào)用fullyRelease(node)釋放鎖使同步阻塞隊(duì)列的下個(gè)節(jié)點(diǎn)線程能獲取鎖。
（3）調(diào)用isOnSyncQueue(node)判斷是否在同步阻塞隊(duì)列，這里的加入同步阻塞隊(duì)列操作是在另一個(gè)線程調(diào)用signal()后加入，如果不在同步阻塞隊(duì)列會(huì)進(jìn)行阻塞直到被激活。
（4）如果被激活然后調(diào)用checkInterruptWhileWaiting(node)判斷是否被中斷并獲取中斷模式。
（5）繼續(xù)調(diào)用isOnSyncQueue(node)判斷是否在同步阻塞隊(duì)列。
（6）是則調(diào)用acquireQueued(node, savedState) 獲取鎖，這里如果獲取不到也會(huì)被阻塞，獲取不到原因是在第一次調(diào)用isOnSyncQueue(node)前，可能另一個(gè)線程已經(jīng)調(diào)用signal()后加入到同步阻塞隊(duì)列，然后調(diào)用acquireQueued(node, savedState) 獲取不到鎖并阻塞。acquireQueued(node, savedState)也會(huì)返回當(dāng)前線程是否被中斷，如果被中斷設(shè)置中斷模式。
（7）在激活后調(diào)用unlinkCancelledWaiters()清理等待隊(duì)列的已經(jīng)被激活的節(jié)點(diǎn)。
（8）最后判斷當(dāng)前線程是否被中斷，如果被中斷則對中斷線程做處理。

下面來看下addConditionWaiter()實(shí)現(xiàn)

private Node addConditionWaiter() {
 		//獲取等待隊(duì)列尾部節(jié)點(diǎn)
      Node t = lastWaiter;
      //如果尾部狀態(tài)不為CONDITION，如果已經(jīng)被"激活"，清理之，然后重新獲取尾部節(jié)點(diǎn)
      if (t != null && t.waitStatus != Node.CONDITION) {
        unlinkCancelledWaiters();
        t = lastWaiter;
      }
		//創(chuàng)建以當(dāng)前線程為基礎(chǔ)的節(jié)點(diǎn)，并將節(jié)點(diǎn)模式設(shè)置成CONDITION
      Node node = new Node(Thread.currentThread(), Node.CONDITION);
		//如果尾節(jié)點(diǎn)不存在，說明隊(duì)列為空，將頭節(jié)點(diǎn)設(shè)置成當(dāng)前節(jié)點(diǎn)
      if (t == null)
        firstWaiter = node;
		//如果尾節(jié)點(diǎn)存在，將此節(jié)點(diǎn)設(shè)置成尾節(jié)點(diǎn)的下個(gè)節(jié)點(diǎn)
      else
        t.nextWaiter = node;
		//將尾節(jié)點(diǎn)設(shè)置成當(dāng)前節(jié)點(diǎn)
      lastWaiter = node;
      return node;
    }

addConditionWaiter()的邏輯很簡單，就是創(chuàng)建以當(dāng)前線程為基礎(chǔ)的節(jié)點(diǎn)并把節(jié)點(diǎn)加入等待隊(duì)列的尾部待其他線程處理。

下面來看下fullyRelease(Node node)實(shí)現(xiàn)

final int fullyRelease(Node node) {
    boolean failed = true;
    try {
		//獲取阻塞隊(duì)列中當(dāng)前線程節(jié)點(diǎn)的鎖狀態(tài)值
      int savedState = getState();
		//釋放當(dāng)前線程節(jié)點(diǎn)鎖
      if (release(savedState)) {
        failed = false;
        return savedState;
      } else {
        throw new IllegalMonitorStateException();
      }
    } finally {
		//釋放失敗講節(jié)點(diǎn)等待狀態(tài)設(shè)置成關(guān)閉
      if (failed)
        node.waitStatus = Node.CANCELLED;
    }
  }

調(diào)用getState()先獲取阻塞隊(duì)列中當(dāng)前線程節(jié)點(diǎn)的鎖狀態(tài)值，這個(gè)值可能大于1表示多次重入，然后調(diào)用release(savedState)釋放所有鎖，如果釋放成功返回鎖狀態(tài)值。

下面來看下isOnSyncQueue(Node node)實(shí)現(xiàn)

final boolean isOnSyncQueue(Node node) {
		//判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否是CONDITION或者前置節(jié)點(diǎn)是否為空如果為空直接返回false
    if (node.waitStatus == Node.CONDITION || node.prev == null)
      return false;
		//如果下個(gè)節(jié)點(diǎn)存在，則在同步阻塞隊(duì)列中返回true
    if (node.next != null) // If has successor, it must be on queue
      return true;
		//遍歷查找當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否在同步阻塞隊(duì)列中
    return findNodeFromTail(node);
  }
  private boolean findNodeFromTail(Node node) {
    Node t = tail;
    for (;;) {
      if (t == node)
        return true;
      if (t == null)
        return false;
      t = t.prev;
    }
  }

此方法的功能是查找當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否在同步阻塞隊(duì)列中，方法先是快速判斷，判斷不了再進(jìn)行遍歷查找。

（1）第一步先判斷次節(jié)點(diǎn)是否CONDITION狀態(tài)或者前置節(jié)點(diǎn)是否存在，如果是表明不在隊(duì)列中返回false，阻塞隊(duì)列中的狀態(tài)一般是0或者SIGNAL狀態(tài)而且如果當(dāng)前如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)在隊(duì)列阻塞中且未被激活前置節(jié)點(diǎn)一定不為空。
（2）第二步判斷節(jié)點(diǎn)的下個(gè)節(jié)點(diǎn)是否存在，如果存在則表明當(dāng)前當(dāng)前節(jié)點(diǎn)已加入到阻塞隊(duì)列中。
（3）如果以上2點(diǎn)都沒法判斷，也有可能剛剛加入到同步阻塞隊(duì)列中，所以調(diào)用findNodeFromTail(Node node)做最后的遍歷查找。查找從隊(duì)列尾部開始查，從尾部開始查的原因是可能剛剛加入到同步阻塞隊(duì)列中，從尾部能快速定位。

下面看下checkInterruptWhileWaiting(Node node)實(shí)現(xiàn)

private int checkInterruptWhileWaiting(Node node) {
      return Thread.interrupted() ?
        (transferAfterCancelledWait(node) ? THROW_IE : REINTERRUPT) :
        0;
    }

final boolean transferAfterCancelledWait(Node node) {
    if (compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0)) {
      enq(node);
      return true;
    }
    while (!isOnSyncQueue(node))
      Thread.yield();
    return false;
  }

此方法在線程被激活后被調(diào)用，主要功能就是判斷被激活的線程是否被中斷。此方法會(huì)返回2種中斷狀態(tài)THROW_IE和REINTERRUPT，THROW_IE是調(diào)用signal()前被中斷返回，REINTERRUPT在調(diào)用signal()后被中斷返回。此方法先判斷是否被標(biāo)記中斷，是的話再調(diào)用transferAfterCancelledWait(node)取判斷是那種中斷狀態(tài)，transferAfterCancelledWait(node)方法分2步

（1）用CAS方式將節(jié)點(diǎn)狀態(tài)改錯(cuò)等待狀態(tài)改成CONDITION，并加入到同步阻塞隊(duì)列中返回true
（2）如果不能加入到同步阻塞隊(duì)列就自旋一直等待加入

如果使用await()方法上面2步其實(shí)是沒什么作用其最后一定會(huì)返回false，因?yàn)閍wait()被激活只能調(diào)用 signal()方法，而signal()方法肯定已經(jīng)將節(jié)點(diǎn)加入到同步阻塞隊(duì)列中。所以以上邏輯是給await(long time, TimeUnit unit)等帶超時(shí)激活方法用的。

acquireQueued(node, savedState)方法再上一章節(jié)已經(jīng)講過這邊就不重復(fù)了，下面分析下unlinkCancelledWaiters()方法

private void unlinkCancelledWaiters() {
		//獲取等待隊(duì)列頭節(jié)點(diǎn)
      Node t = firstWaiter;
      Node trail = null;
      while (t != null) {
		//獲取下個(gè)節(jié)點(diǎn)
        Node next = t.nextWaiter;
		//如果狀態(tài)不為CONDITION說明已經(jīng)加入阻塞隊(duì)列需要清理掉
        if (t.waitStatus != Node.CONDITION) {
          t.nextWaiter = null;
          if (trail == null)
            firstWaiter = next;
          else
			//獲取下個(gè)節(jié)點(diǎn)
            trail.nextWaiter = next;
          if (next == null)
            lastWaiter = trail;
        }
        else
          trail = t;
        t = next;
      }
    }

此方法就是從頭開始查找狀態(tài)不為CONDITION的節(jié)點(diǎn)并清理，狀態(tài)不為CONDITION節(jié)點(diǎn)說明此節(jié)點(diǎn)已經(jīng)加入到阻塞隊(duì)列，已經(jīng)不需要維護(hù)。

下面來看下reportInterruptAfterWait(interruptMode)方法

private void reportInterruptAfterWait(int interruptMode)
      throws InterruptedException {
		//如果是THROW_IE模式直接拋出異常
      if (interruptMode == THROW_IE)
        throw new InterruptedException();
		//如果是REINTERRUPT模式標(biāo)記線程中斷由上層處理中斷
      else if (interruptMode == REINTERRUPT)
        selfInterrupt();
    }

此方法處理中斷邏輯。如果是THROW_IE模式直接拋出異常,如果是REINTERRUPT模式標(biāo)記線程中斷由上層處理中斷。

signal()方法源碼分析

signal()源碼如下

public final void signal() {
		//是否當(dāng)前線程持有鎖
      if (!isHeldExclusively())
        throw new IllegalMonitorStateException();
      Node first = firstWaiter;
		//通知"激活"頭節(jié)點(diǎn)線程
      if (first != null)
        doSignal(first);
    }

先調(diào)用isHeldExclusively()判斷鎖是否被當(dāng)前線程持有，然后檢查等待隊(duì)列是否為空，不為空就是可以取第一個(gè)節(jié)點(diǎn)調(diào)用doSignal(first)去"激活",這里激活不是真正的激活而只是將節(jié)點(diǎn)加入到同步阻塞隊(duì)列尾部,所以上下文中帶""的激活都是這種解釋。

下面看下isHeldExclusively()實(shí)現(xiàn)

 protected final boolean isHeldExclusively() {
      return getExclusiveOwnerThread() == Thread.currentThread();
    }

實(shí)現(xiàn)就是比較下當(dāng)前線程和持有鎖的線程是否同一個(gè)

下面看下doSignal(first)的實(shí)現(xiàn)

private void doSignal(Node first) {
      do {
		//頭指頭后移一位，如果后面的節(jié)點(diǎn)為空，則將尾指頭也指向空，說明隊(duì)列為空了
        if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)
          lastWaiter = null;
		//清空頭節(jié)點(diǎn)的下個(gè)節(jié)點(diǎn)
        first.nextWaiter = null;
		//如果"激活"失敗者取下個(gè)繼續(xù)，直到成功或者遍歷完
      } while (!transferForSignal(first) &&
           (first = firstWaiter) != null);
    }

此方法就是取當(dāng)前頭節(jié)點(diǎn)一直去嘗試"激活"，直到成功或者遍歷完。

下面來看下transferForSignal(first)方法

final boolean transferForSignal(Node node) {
		//將CONDITION狀態(tài)設(shè)置成0
    if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))
      return false;
		//加入到同步阻塞隊(duì)列
    Node p = enq(node);
    int ws = p.waitStatus;
		//狀態(tài)異常直接激活
    if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
      LockSupport.unpark(node.thread);
    return true;
  }

（1）此方法先先將CONDITION狀態(tài)設(shè)置成0，因?yàn)槿绻荂ONDITION狀態(tài)加入到同步阻塞隊(duì)列，激活的時(shí)候是不識(shí)別的。
（2）加入到同步阻塞隊(duì)列的尾部。所以同步阻塞隊(duì)列中前面如果有多個(gè)在排隊(duì)，調(diào)用unlock()不會(huì)馬上激活此節(jié)點(diǎn)。
（3）狀態(tài)異常直接調(diào)用unpark激活，這邊按理說如果狀態(tài)異常情況下激活，await()在調(diào)用unlock()被激活后會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的異常處理，但看await()代碼沒有處理則是正常執(zhí)行。

這個(gè)方法主要就是把節(jié)點(diǎn)加入到同步阻塞隊(duì)列的，真正的激活則是調(diào)用unlock()去處理。

以上所述是小編給大家介紹的Java并發(fā)編程之Condition源碼分析詳解整合，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對腳本之家網(wǎng)站的支持！

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