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Java的AQS详解3--Condition接口

Java的AQS详解3--Condition接口

作者: 安中古天乐 | 来源:发表于2020-07-22 11:29 被阅读0次

    Condition定义了等待/通知两种类型的方法,当前线程调用这些方法时,需要提前获取到Condition关联的锁。

    Condition对象由Lock对象(调用Lock的newCondition()方法)创建出来的,换句话说,Condition是依赖Lock对象的。

    首先跟一下Condition的await方法:

    await

    需要注意的是:调用await方法的线程肯定是持有锁的线程,即同步队列的头节点

    public final void await() throws InterruptedException {
        // 如果当前线程被中断,抛出中断异常
        if (Thread.interrupted())
            throw new InterruptedException();
        // 将当前线程添加到Condition条件队列
        Node node = addConditionWaiter();
        // 当前线程释放掉持有的锁,并将锁之前持有的状态值保存下来
        int savedState = fullyRelease(node);
        int interruptMode = 0;
        while (!isOnSyncQueue(node)) {
            // 若当前线程不在同步队列中,则挂起该线程
            // 被唤醒的时机有2个:
            // 1. 当前线程被中断;
            // 2. 当前线程被signal
            LockSupport.park(this);
            // 当前线程被唤醒,检查该线程是否在挂起期间被中断过,若被中断过,跳出while循环
            if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
                break;
        }
        // 关于中断模式:
        // 1. 当在被通知前被中断则将中断模式设置为THROW_IE;
        // 2. 当在被通知后则将中断模式设置为REINTERRUPT(因为acquireQueued不会响应中断)
        if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
            interruptMode = REINTERRUPT;
        if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
            unlinkCancelledWaiters();
        if (interruptMode != 0)
            reportInterruptAfterWait(interruptMode);
    }
    

    接着跟一下各个子方法:

    addConditionWaiter

    addConditionWaiter用于将当前线程添加进Condition条件队列:

    private Node addConditionWaiter() {
        // 条件队列尾节点
        Node t = lastWaiter;
        // 如果尾节点线程已取消,则执行unlinkCancelledWaiters进行取消节点的清除
        if (t != null && t.waitStatus != Node.CONDITION) {
            unlinkCancelledWaiters();
            t = lastWaiter;
        }
        // 将当前线程封装为Node节点,状态为Node.CONDITION
        Node node = new Node(Thread.currentThread(), Node.CONDITION);
        // 如果尾节点为null,证明条件队列为空,则将头节点指针指向当前节点
        if (t == null)
            firstWaiter = node;
        // 当前节点作为尾节点的后继节点
        else
            t.nextWaiter = node;
        // 将尾节点指针指向当前节点
        lastWaiter = node;
        return node;
    }
    

    fullyRelease

    fullyRelease用于释放当前线程持有的锁。

    final int fullyRelease(Node node) {
        boolean failed = true;
        try {
            // 获取当前线程持有锁的状态值
            int savedState = getState();
            // 释放锁,并返回savedState
            if (release(savedState)) {
                failed = false;
                return savedState;
            } else {
                throw new IllegalMonitorStateException();
            }
        } finally {
            // 若最终失败,将当前节点的状态修改为Node.CANCELLED
            if (failed)
                node.waitStatus = Node.CANCELLED;
        }
    }
    

    checkInterruptWhileWaiting

    checkInterruptWhileWaiting用于检查线程挂起期间的中断状态。

    // 检查线程挂起期间的中断状态:
    // 1. 若在被signal之前中断,则返回THROW_IE
    // 2. 若在被signal之后中断,则返回REINTERRUPT
    private int checkInterruptWhileWaiting(Node node) {
        return Thread.interrupted() ?
            (transferAfterCancelledWait(node) ? THROW_IE : REINTERRUPT) :
            0;
    }
    
    // 如果线程在被signal之前cancell,则返回true
    final boolean transferAfterCancelledWait(Node node) {
        if (compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0)) {
            enq(node);
            return true;
        }
        while (!isOnSyncQueue(node))
            Thread.yield();
        return false;
    }
    

    signal

    signal方法将会唤醒在条件等待队列中等待时间最长的节点(首节点),在唤醒节点之前,会将节点移动到同步队列中。

    public final void signal() {
        // 如果当前线程不是持有该condition的锁,抛IllegalMonitorStateException异常
        if (!isHeldExclusively())
            throw new IllegalMonitorStateException();
        Node first = firstWaiter;
        // 如果条件队列不为空,执行doSignal
        if (first != null)
            doSignal(first);
    }
    

    doSignal

    private void doSignal(Node first) {
        do {
            // 头节点指针往后移动一个节点
            // 若当前头结点的后继节点为null,则尾节点置为null
            if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)
                lastWaiter = null;
            // 将之前头节点的后继节点置为null,便于GC
            first.nextWaiter = null;
            // 头节点未成功转移到同步队列且头节点不为null,继续自旋
        } while (!transferForSignal(first) &&
                 (first = firstWaiter) != null);
    }
    

    transferForSignal用于将条件等待队列节点转移到AQS的FIFO同步队列中。

    final boolean transferForSignal(Node node) {
        // 如果CAS失败,说明节点在signal之前被取消了,返回false
        // 设置入队节点的等待状态为0
        if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))
            return false;
        // 设置成功则进行入队操作
        Node p = enq(node);
        // 获取入队节点的前继节点的状态
        int ws = p.waitStatus;
        // 1. 如果前继节点取消,则直接唤醒当前节点线程
        // 2. 如果为非取消节点则将前继节点设置为SIGNAL,并不马上唤醒线程
        if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
            LockSupport.unpark(node.thread);
        return true;
    }
    

    查询方法

    isOwnedBy

    // 判断当前Condition是否是由指定的AQS创建的
    final boolean isOwnedBy(AbstractQueuedSynchronizer sync) {
        return sync == AbstractQueuedSynchronizer.this;
    }
    

    hasWaiters

    // 查询该Condition对象上是否有等待的线程
    protected final boolean hasWaiters() {
        if (!isHeldExclusively())
            throw new IllegalMonitorStateException();
        for (Node w = firstWaiter; w != null; w = w.nextWaiter) {
            if (w.waitStatus == Node.CONDITION)
                return true;
        }
        return false;
    }
    

    getWaitQueueLength

    // 获取条件等待队列的大约长度
    // 因为没有在查询的时候加锁,并不能保证在查找的时候是否有新的节点加入
    protected final int getWaitQueueLength() {
        if (!isHeldExclusively())
            throw new IllegalMonitorStateException();
        int n = 0;
        for (Node w = firstWaiter; w != null; w = w.nextWaiter) {
            if (w.waitStatus == Node.CONDITION)
                ++n;
        }
        return n;
    }
    

    getWaitingThreads

    // 获取等待在Condition上的线程集合
    protected final Collection<Thread> getWaitingThreads() {
        if (!isHeldExclusively())
            throw new IllegalMonitorStateException();
        ArrayList<Thread> list = new ArrayList<Thread>();
        for (Node w = firstWaiter; w != null; w = w.nextWaiter) {
            if (w.waitStatus == Node.CONDITION) {
                Thread t = w.thread;
                if (t != null)
                    list.add(t);
            }
        }
        return list;
    }
    }
    

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