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Condition實作分析

ConditionObject是同步器AbstractQueuedSynchronizer的内部類,因為Condition的操作需要擷取相關聯的鎖,是以作為同步器的内部類也較為合理。每個Condition對象都包含着一個隊列(以下稱為等待隊列),該隊列是Condition對象實作等待/通知功能的關鍵。

1. 等待隊列

等待隊列是一個FIFO的隊列,在隊列中的每個節點都包含了一個線程引用,該線程就是在Condition對象上等待的線程,如果一個線程調用了Condition.await()方法,那麼該線程将會釋放鎖、構造成節點加入等待隊列并進入等待狀态。事實上,節點的定義複用了同步器中節點的定義,也就是說,同步隊列和等待隊列中節點類型都是同步器的靜态内部類AbstractQueuedSynchronizer.Node。

一個Condition包含一個等待隊列,Condition擁有首節點(firstWaiter)和尾節點(lastWaiter)。目前線程調用Condition.await()方法,将會以目前線程構造節點,并将節點從尾部加入等待隊列。

Condition實作分析

Condition擁有首尾節點的引用,而新增節點隻需要将原有的尾節點nextWaiter指向它,并且更新尾節點即可。上述節點引用更新的過程并沒有使用CAS保證,原因在于調用await()方法的線程必定是擷取了鎖的線程,也就是說該過程是由鎖來保證線程安全的。

在Object的螢幕模型上,一個對象擁有一個同步隊列和等待隊列,而并發包中的Lock(更确切地說是同步器)擁有一個同步隊列和多個等待隊列。

Condition實作分析

因為一個Lock鎖可以多了newCondition

2. 等待

調用Condition的await()方法(或者以await開頭的方法),會使目前線程進入等待隊列并釋放鎖,同時線程狀态變為等待狀态。當從await()方法傳回時,目前線程一定擷取了Condition相關聯的鎖。

如果從隊列(同步隊列和等待隊列)的角度看await()方法,當調用await()方法時,相當于同步隊列的首節點(擷取了鎖的節點)移動到Condition的等待隊列中。

public final void await() throws InterruptedException {
    if (Thread.interrupted())
            throw new InterruptedException();
    // 目前線程加入等待隊列
    Node node = addConditionWaiter();
    // 釋放同步狀态,也就是釋放鎖
    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)
            unlinkCancelledWaiters();
    if (interruptMode != 0)
            reportInterruptAfterWait(interruptMode);
}      

調用該方法的線程成功擷取了鎖的線程,也就是同步隊列中的首節點,該方法會将目前線程構造成節點并加入等待隊列中,然後釋放同步狀态,喚醒同步隊列中的後繼節點,然後目前線程會進入等待狀态。

線程加入等待隊列

Condition實作分析

3. 通知

調用Condition的signal()方法,将會喚醒在等待隊列中等待時間最長的節點(首節點),在喚醒節點之前,會将節點移到同步隊列中。

節點從等待隊列移動到同步隊列

Condition實作分析