读书笔记《JAVA并发编程的艺术》 第五章 Java中的锁 5.6.2 Condition的实现分析

本文深入分析了ConditionObject作为AbstractQueuedSynchronizer内部类的实现原理,包括等待队列的结构、线程如何通过await()方法加入等待队列并释放锁,以及signal()方法如何唤醒等待队列中的线程。

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5.6.2 Condition的实现分析

ConditionObject是同步器AbstractQueuedSynchronizer的内部类,因为Condition的操作需要获取相关联的锁,所以作为同步器的内部类也较为合理。
关于Condition的实现,主要包括:等待队列、等待和通知。

  1. 等待队列
    等待队列是一个FIFO的队列,在队列中的每个节点都包含了一个线程引用,该线程就是在Condition对象上等待的线程。
    基本结构如下:
    这里写图片描述

在Object的监视器模型上,一个对象拥有一个同步队列和一个等待队列;而并发包中的Lock拥有一个同步队列和多个等待队列,其对应关系是:
这里写图片描述

  1. 等待
    调用Condition的await(),或以await开头的方法,会使当前线程进入等待队列并释放锁,同时线程状态变为等待状态。当从await()方法中返回时,一定是获取了Condition相关联的锁。
    如果从队列(同步队列和等待队列)的角度看await()方法,相当于同步队列的首节点(获取了锁的节点)移动到了同步队列中。
    Condition的await()方法源码如下:

    public final void await() throws InterruptedException {
        if (Thread.interrupted())
            throw new InterruptedException();
        //当前线程加入等待队列    
        Node node = addConditionWaiter();
        // 释放同步状态,也就是释放锁
        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);
    }
    

如果从队列的角度去看,当前线程加入Conditioin的等待队列,该过程如下图:

这里写图片描述
3. 通知

调用Condition的signal,将会唤醒在等待队列中等待时间最长的节点(首节点),在唤醒节点之前,会将节点移到同步队列中。
源码如下:

 public final void signal() {
         //当前线程必须是获取了锁的线程
        if (!isHeldExclusively())
            throw new IllegalMonitorStateException();
        Node first = firstWaiter;
        if (first != null)
            doSignal(first);
    }

如果从队列的角度去看,当前线程加入Conditioin的同步队列,该过程如下图:

这里写图片描述

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