admin管理员组文章数量:1599528
对比Object的监视器方法和Condition接口
对比项 | Object Monitor Methods | Condition |
---|---|---|
前置条件 | 获取对象的锁 |
|
调用方式 | 直接调用,如:object.wait() | 直接调用,如:condition.await() |
等待队列个数 | 一个 | 多个 |
当前线程释放锁并进入等待状态 | 支持 | 支持 |
当前线程释放锁并进入等待状态,在等待状态中不响应中断 | 不支持 | 支持 |
当前线程释放锁并进入超时等待状态 | 支持 | 支持 |
当前线程释放锁并进入等待状态到将来的某个时间 | 不支持 | 支持 |
唤醒等待队列中的一个线程 | 支持 | 支持 |
唤醒等待队列中的全部线程 | 支持 | 支持 |
public interface Condition {
// 当前线程进入等待状态直到被通知(signal)或被中断
void await() throws InterruptedException;
// 不响应中断等待,直到被通知(signal)
void awaitUninterruptibly();
// 等待指定时长直到被通知或中断或超时。
long awaitNanos(long nanosTimeout) throws InterruptedException;
// 等待指定时长直到被通知或中断或超时。
boolean await(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
// 当前线程进入等待状态直到被通知、中断或者到某个时间。如果没有到指定事件就被通知,方法返回true,否则false。
boolean awaitUntil(Date deadline) throws InterruptedException;
// 唤醒一个等待在Condition上的线程,该线程从等待方法返回前必须获得与Condition相关联的锁
void signal();
// 唤醒所有等待在Condition上的线程,该线程从等待方法返回前必须获得与Condition相关联的锁
void signalAll();
}
Condition实现分析
每个Condition对象都包含着一个队列(以下称为等待队列),该队列是Condition对象实现等待/通知功能的关键。
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,如果一个线程调用了Condition.await()方法,那么该线程将会释放锁、构造成节点加入等待队列并进入等待状态。(同步队列和等待队列中节点类型都是同步器的静态内部类 AbstractQueuedSynchronizer.Node)
/** First node of condition queue. */
private transient Node firstWaiter;
/** Last node of condition queue. */
private transient Node lastWaiter;
一个Condition包含一个等待队列,Condition拥有首节点(firstWaiter)和尾节点 (lastWaiter)。当前线程调用Condition.await()方法,将会以当前线程构造节点,并将节点从尾部 加入等待队列,等待队列的基本结构如下:
Condition拥有首尾节点的引用,而新增节点只需要将原有的尾节点nextWaiter 指向它,并且更新尾节点即可。上述节点引用更新的过程并没有使用CAS保证,原因在于调用 await()方法的线程必定是获取了锁的线程,也就是说该过程是由锁来保证线程安全的。
在Object的监视器模型上,一个对象拥有一个同步队列和等待队列,而并发包中的 Lock(更确切地说是同步器)拥有一个同步队列和多个等待队列。
因为Condition的实现是同步器的内部类,因此每个Condition实例都能够访问同步器 提供的方法,相当于每个Condition都拥有所属同步器的引用。
等待
调用Condition的await()方法(或者以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()方法返回时,当前线程一定获取了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,当调用await()方法时,相当于同 步队列的首节点(获取了锁的节点)移动到Condition的等待队列中。
public final void await() throws InterruptedException {
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
Node node = addConditionWaiter();//在等待队列中创建新的节点
int savedState = fullyRelease(node);//释放同步状态
int interruptMode = 0;
//检测节点是否在同步队列中,如果没有则一直阻塞
while (!isOnSyncQueue(node)) {
LockSupport.park(this);
//检查阻塞过程中是否发生中断,若有中断则退出while循环
if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
break;
}
//尝试获取同步状态
if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
interruptMode = REINTERRUPT;
if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
unlinkCancelledWaiters();
if (interruptMode != 0)
reportInterruptAfterWait(interruptMode);
}
private Node addConditionWaiter() {
Node t = lastWaiter;//获取尾节点
// If lastWaiter is cancelled, clean out.
if (t != null && t.waitStatus != Node.CONDITION) {
unlinkCancelledWaiters();
t = lastWaiter;
}
Node node = new Node(Thread.currentThread(), Node.CONDITION);//封装节点
if (t == null)//组成链表
firstWaiter = node;
else
t.nextWaiter = node;
lastWaiter = node;
return node;
}
final int fullyRelease(Node node) {
boolean failed = true;
try {
int savedState = getState();
if (release(savedState)) {
failed = false;
return savedState;
} else {
throw new IllegalMonitorStateException();
}
} finally {
if (failed)
node.waitStatus = Node.CANCELLED;
}
}
调用该方法的线程成功获取了锁的线程,也就是同步队列中的首节点,该方法会将当前线程构造成节点并加入等待队列中,然后释放同步状态,唤醒同步队列中的后继节点,然后当前线程会进入等待状态。当等待队列中的节点被唤醒,则唤醒节点的线程开始尝试获取同步状态。如果不是通过其他线程调用Condition.signal()方法唤醒,而是对等待线程进行中断,则会抛出 InterruptedException。
通知
调用Condition的signal()方法,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。
public final void signal() {
if (!isHeldExclusively())//判断当前线程是否是锁的拥有者
throw new IllegalMonitorStateException();
Node first = firstWaiter;//获取第一个等待节点
if (first != null)
doSignal(first);//唤醒首节点
}
private void doSignal(Node first) {
do {
if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)// 当前首节点出队列
lastWaiter = null;
first.nextWaiter = null;
//将节点从条件队列传输到同步队列。如果成功返回true。
} while (!transferForSignal(first) &&//
(first = firstWaiter) != null);
}
final boolean transferForSignal(Node node) {
if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))
return false;
// 将当前node加入到同步队列中,等待获取锁
Node p = enq(node);
int ws = p.waitStatus;
if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
//通知前驱节点,在释放状态唤醒。
LockSupport.unpark(node.thread);
return true;
}
调用signal方法的前置条件是当前线程必须获取了锁,可以看到signal()方法进行了 isHeldExclusively()检查,也就是当前线程必须是获取了锁的线程。接着获取等待队列的首节点,将其移动到同步队列并使用LockSupport唤醒节点中的线程。
通过调用同步器的enq(Node node)方法,等待队列中的头节点线程安全地移动到同步队列。当节点移动到同步队列后,当前线程再使用LockSupport唤醒该节点的线程。
被唤醒后的线程,将从await()方法中的while循环中退出(isOnSyncQueue(Node node)方法返回true,节点已经在同步队列中),进而调用同步器的acquireQueued()方法加入到获取同步状态的竞争中。
成功获取同步状态(或者说锁)之后,被唤醒的线程将从先前调用的await()方法返回,此时该线程已经成功地获取了锁。
Condition的signalAll()方法,相当于对等待队列中的每个节点均执行一次signal()方法,效果就是将等待队列中所有节点全部移动到同步队列中,并唤醒每个节点的线程。
参考《Java并发编程的艺术》
本文标签: condition
版权声明:本文标题:Condition的实现分析 内容由热心网友自发贡献,该文观点仅代表作者本人, 转载请联系作者并注明出处:https://m.elefans.com/dianzi/1728324958a1154314.html, 本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容,一经查实,本站将立刻删除。
发表评论