admin管理员组文章数量:1599540
在没有Lock之前,我们使用synchronized来控制同步,配合Object的wait()、notify()系列方法可以实现等待/通知模式。在Java SE5后,Java提供了Lock接口,相对于Synchronized而言,Lock提供了条件Condition,对线程的等待、唤醒操作更加详细和灵活。下图是Condition与Object的监视器方法的对比(摘自《Java并发编程的艺术》):
Condition提供了一系列的方法来对阻塞和唤醒线程:
- await() :造成当前线程在接到信号或被中断之前一直处于等待状态。
- await(long time, TimeUnit unit) :造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定等待时间之前一直处于等待状态。
- awaitNanos(long nanosTimeout) :造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定等待时间之前一直处于等待状态。返回值表示剩余时间,如果在nanosTimesout之前唤醒,那么返回值 = nanosTimeout - 消耗时间,如果返回值 <= 0 ,则可以认定它已经超时了。
- awaitUninterruptibly() :造成当前线程在接到信号之前一直处于等待状态。【注意:该方法对中断不敏感】。
- awaitUntil(Date deadline) :造成当前线程在接到信号、被中断或到达指定最后期限之前一直处于等待状态。如果没有到指定时间就被通知,则返回true,否则表示到了指定时间,返回返回false。
- signal():唤醒一个等待线程。该线程从等待方法返回前必须获得与Condition相关的锁。
- signal()All:唤醒所有等待线程。能够从等待方法返回的线程必须获得与Condition相关的锁。
Condition是一种广义上的条件队列。他为线程提供了一种更为灵活的等待/通知模式,线程在调用await方法后执行挂起操作,直到线程等待的某个条件为真时才会被唤醒。Condition必须要配合锁一起使用,因为对共享状态变量的访问发生在多线程环境下。一个Condition的实例必须与一个Lock绑定,因此Condition一般都是作为Lock的内部实现。
Condtion的实现
获取一个Condition必须要通过Lock的newCondition()方法。该方法定义在接口Lock下面,返回的结果是绑定到此 Lock 实例的新 Condition 实例。Condition为一个接口,其下仅有一个实现类ConditionObject,由于Condition的操作需要获取相关的锁,而AQS则是同步锁的实现基础,所以ConditionObject则定义为AQS的内部类。定义如下:
- 1
- 2
- 1
- 2
等待队列
每个Condition对象都包含着一个FIFO队列,该队列是Condition对象通知/等待功能的关键。在队列中每一个节点都包含着一个线程引用,该线程就是在该Condition对象上等待的线程。我们看Condition的定义就明白了:
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
从上面代码可以看出Condition拥有首节点(firstWaiter),尾节点(lastWaiter)。当前线程调用await()方法,将会以当前线程构造成一个节点(Node),并将节点加入到该队列的尾部。结构如下:
Node里面包含了当前线程的引用。Node定义与AQS的CLH同步队列的节点使用的都是同一个类(AbstractQueuedSynchronized.Node静态内部类)。
Condition的队列结构比CLH同步队列的结构简单些,新增过程较为简单只需要将原尾节点的nextWaiter指向新增节点,然后更新lastWaiter即可。
等待
调用Condition的await()方法会使当前线程进入等待状态,同时会加入到Condition等待队列同时释放锁。当从await()方法返回时,当前线程一定是获取了Condition相关连的锁。
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
此段代码的逻辑是:首先将当前线程新建一个节点同时加入到条件队列中,然后释放当前线程持有的同步状态。然后则是不断检测该节点代表的线程释放出现在CLH同步队列中(收到signal信号之后就会在AQS队列中检测到),如果不存在则一直挂起,否则参与竞争同步状态。
加入条件队列(addConditionWaiter())源码如下:
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
该方法主要是将当前线程加入到Condition条件队列中。当然在加入到尾节点之前会清楚所有状态不为Condition的节点。
fullyRelease(Node node),负责释放该线程持有的锁。
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
isOnSyncQueue(Node node):如果一个节点刚开始在条件队列上,现在在同步队列上获取锁则返回true
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
unlinkCancelledWaiters():负责将条件队列中状态不为Condition的节点删除
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
通知
调用Condition的signal()方法,将会唤醒在等待队列中等待最长时间的节点(条件队列里的首节点),在唤醒节点前,会将节点移到CLH同步队列中。
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
该方法首先会判断当前线程是否已经获得了锁,这是前置条件。然后唤醒条件队列中的头节点。
doSignal(Node first):唤醒头节点
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
doSignal(Node first)主要是做两件事:1.修改头节点,2.调用transferForSignal(Node first) 方法将节点移动到CLH同步队列中。transferForSignal(Node first)源码如下:
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
整个通知的流程如下:
- 判断当前线程是否已经获取了锁,如果没有获取则直接抛出异常,因为获取锁为通知的前置条件。
- 如果线程已经获取了锁,则将唤醒条件队列的首节点
- 唤醒首节点是先将条件队列中的头节点移出,然后调用AQS的enq(Node node)方法将其安全地移到CLH同步队列中
- 最后判断如果该节点的同步状态是否为Cancel,或者修改状态为Signal失败时,则直接调用LockSupport唤醒该节点的线程。
总结
一个线程获取锁后,通过调用Condition的await()方法,会将当前线程先加入到条件队列中,然后释放锁,最后通过isOnSyncQueue(Node node)方法不断自检看节点是否已经在CLH同步队列了,如果是则尝试获取锁,否则一直挂起。当线程调用signal()方法后,程序首先检查当前线程是否获取了锁,然后通过doSignal(Node first)方法唤醒CLH同步队列的首节点。被唤醒的线程,将从await()方法中的while循环中退出来,然后调用acquireQueued()方法竞争同步状态。
附上使用Lock和Condition来实现的读写缓冲区:
public class Task {
private final Lock lock = new ReentrantLock();
private final Condition addCondition = lock.newCondition();
private final Condition subCondition = lock.newCondition();
private static int num = 0;
private List<String> lists = new LinkedList<String>();
public void add() {
lock.lock();
try {
while(lists.size() == 2) {//当集合已满,则"添加"线程等待
System.out.println("add wait");
addCondition.await();
}
num++;
lists.add("add Banana" + num);
System.out.println("The Lists Size is " + lists.size());
System.out.println("The Current Thread is " + Thread.currentThread().getName());
System.out.println("==============================");
Thread.sleep(5000);
this.subCondition.signal();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {//释放锁
lock.unlock();
}
}
public void sub() {
lock.lock();
try {
while(lists.size() == 0) {//当集合为空时,"减少"线程等待
System.out.println("sub wait");
subCondition.await();
}
String str = lists.get(0);
lists.remove(0);
System.out.println("The Token Banana is [" + str + "]");
System.out.println("The Current Thread is " + Thread.currentThread().getName());
System.out.println("==============================");
num--;
Thread.sleep(5000);
addCondition.signal();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
public class AddThread implements Runnable {
private Task task;
public AddThread(Task task) {
this.task = task;
}
@Override
public void run() {
task.add();
}
}
public class SubThread implements Runnable {
private Task task;
public SubThread(Task task) {
this.task = task;
}
@Override
public void run() {
task.sub();
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Task task = new Task();
Thread t1=new Thread(new AddThread(task));
Thread t3=new Thread(new AddThread(task));
Thread t7=new Thread(new AddThread(task));
Thread t8=new Thread(new AddThread(task));
Thread t2 = new Thread(new SubThread(task));
Thread t4 = new Thread(new SubThread(task));
Thread t5 = new Thread(new SubThread(task));
Thread t6 = new Thread(new SubThread(task));
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
t5.start();
t6.start();
t7.start();
t8.start();
}
}
版权声明:本文标题:Condition源码解析 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/xitong/1728322121a1153961.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