java ReentrantLock條件鎖實(shí)現(xiàn)原理示例詳解

更新時(shí)間：2023年01月09日 09:39:44 作者：小海編碼日記

這篇文章主要為大家介紹了java ReentrantLock條件鎖實(shí)現(xiàn)原理示例詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

引言

在前兩篇文章中，我們了解了ReentrantLock內(nèi)部公平鎖和非公平鎖的實(shí)現(xiàn)原理，可以知道其底層基于AQS，使用雙向鏈表實(shí)現(xiàn)，同時(shí)在線程間通信方式(2)中我們了解到ReentrantLock也是支持條件鎖的，接下來我們來看下，其內(nèi)部條件鎖的實(shí)現(xiàn)原理。

條件鎖的使用

 public static void main(String[] args) {
     ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
     Condition condition = lock.newCondition();
     ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
     executorService.execute(new Runnable() {
         @Override
         public void run() {
             lock.lock();
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" enter lock first");
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" await start");
             try {
                 condition.await();
             } catch (InterruptedException e) {
                 throw new RuntimeException(e);
             }
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" await end");
             lock.unlock();
         }
     });
     executorService.execute(new Runnable() {
         @Override
         public void run() {
             lock.lock();
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" enter lock first");
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" start sleep");
             try {
                 Thread.sleep(20000);
             } catch (InterruptedException e) {
                 throw new RuntimeException(e);
             }
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" end sleep");
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" signalAll condition");
             condition.signalAll();
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"signal end");
             lock.unlock();
         }
     });
 }

如上代碼所示，一般情況下我們通過

&nbsp;Condition condition = lock.newCondition();

創(chuàng)建條件對(duì)象，使用condition.await();表示當(dāng)前線程需要等待條件才能繼續(xù)執(zhí)行，當(dāng)線程執(zhí)行到此處時(shí)，會(huì)進(jìn)入等待隊(duì)列等待，直到有另一個(gè)線程通過condition.signalAll();或condition.signal();喚醒，此時(shí)表明當(dāng)前線程執(zhí)行條件已具備，此時(shí)當(dāng)前線程繼續(xù)執(zhí)行，上述代碼中，當(dāng)前線程會(huì)轉(zhuǎn)入AQS的同步等待隊(duì)列中，去等待搶占lock鎖，其運(yùn)行結(jié)果如下圖所示：

條件鎖一般適用于線程需要具備一定條件后才能正確執(zhí)行的情況。

ReentrantLock.newCondition()

上文看到Condition的創(chuàng)建和基本用法，接下來我們來看下Condition的實(shí)現(xiàn)原理，跟蹤ReentrantLock的執(zhí)行代碼如下所示：

?// ReentrantLock.java 
?public Condition newCondition() {
? ? ?return sync.newCondition();
?}
??
?// ReentrantLock內(nèi)部類Sync中
?final ConditionObject newCondition() {
? ? ?return new ConditionObject();
?}

可以看到newCondition最終返回了一個(gè)ConditionObject類的對(duì)象，ConditionObject類代碼如下所示：

 // AQS中聲明的ConditionObject
 public class ConditionObject implements Condition, java.io.Serializable {
     private static final long serialVersionUID = 1173984872572414699L;
     private transient Node firstWaiter;
     private transient Node lastWaiter;
     public ConditionObject() { }
     private Node addConditionWaiter() {
     }
     private void doSignal(Node first) {
       .....
     }
     private void doSignalAll(Node first) {
       .....
     }
     private void unlinkCancelledWaiters() {
       .....
     }

相信大家已經(jīng)看出來了，很熟悉的Node鏈表有沒有？其中firstWaiter指向鏈表首位，lastWaiter指向鏈表尾，在該鏈表內(nèi)維護(hù)一個(gè)Node的雙向鏈表，結(jié)合AQS中實(shí)現(xiàn)，我們可以猜測(cè)出，在condition.await的時(shí)候會(huì)以當(dāng)前線程創(chuàng)建Node節(jié)點(diǎn)，隨后以插入條件隊(duì)列，隨后當(dāng)執(zhí)行condition.signal/condition.signalAll時(shí)，喚醒在鏈表上的這些節(jié)點(diǎn)，具體實(shí)現(xiàn)是不是這樣呢？我們繼續(xù)看

Condition.await

ConditionObject實(shí)現(xiàn)的await方法如下所示：

 private Node addConditionWaiter() {
     Node t = lastWaiter;
     // If lastWaiter is cancelled, clean out.
     if (t != null && t.waitStatus != Node.CONDITION) {
         unlinkCancelledWaiters();
         t = lastWaiter;
     }
     Node node = new Node(Thread.currentThread(), Node.CONDITION);
     if (t == null)
         firstWaiter = node;
     else
         t.nextWaiter = node;
     lastWaiter = node;
     return node;
 }
 public final void await() throws InterruptedException {
     if (Thread.interrupted())
         throw new InterruptedException();
     // 以當(dāng)前線程創(chuàng)建Node對(duì)象，并添加值隊(duì)尾
     Node node = addConditionWaiter();
     int savedState = fullyRelease(node);
     int interruptMode = 0;
     // 通過LockSupport阻塞線程
     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);
 }

Condition.signal

ConditionObject中的signal函數(shù)實(shí)現(xiàn)如下所示：

 public final void signal() {
     if (!isHeldExclusively())
         throw new IllegalMonitorStateException();
     Node first = firstWaiter;
     if (first != null)
         // 對(duì)隊(duì)首節(jié)點(diǎn)喚醒
         doSignal(first);
 }

 private void doSignal(Node first) {
     do {
         // 重置firstWaiter并不斷嘗試喚醒首節(jié)點(diǎn)
         if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)
             lastWaiter = null;
         first.nextWaiter = null;
     } while (!transferForSignal(first) &&
              (first = firstWaiter) != null);
 }

 final boolean transferForSignal(Node node) {
     // 嘗試更新節(jié)點(diǎn)的waitStatus
     if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))
         return false;
     // 當(dāng)前線程可以正常執(zhí)行了，將該節(jié)點(diǎn)移入同步等待隊(duì)列中，嘗試獲取鎖
     Node p = enq(node);
     int ws = p.waitStatus;
     // 如果可以獲取鎖，則立即喚醒執(zhí)行
     if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
         LockSupport.unpark(node.thread);
     return true;
 }

Condition.signalAll的邏輯與signal基本一致，區(qū)別在于是將在該條件上等待的所有節(jié)點(diǎn)均移入同步等待隊(duì)列中。

以上就是java ReentrantLock條件鎖實(shí)現(xiàn)原理示例詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于java ReentrantLock條件鎖的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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