您的位置：首页 > 编程语言 > Java开发

java并发-怎么理解Condition

2016-03-21 18:18 579 查看
在java.util.concurrent包中，有两个很特殊的工具类，Condition和ReentrantLock,使用过的人都知道，ReentrantLock（重入锁）是jdk的concurrent包提供的一种独占锁的实现。它继承自DongLea的AbstractQueuedSynchronizer（同步器），确切的说是ReentrantLock的一个内部类继承了AbstractQueuedSynchronizer，ReentrantLock只不过是代理了该类的一些方法，可能有人会问为什么要使用内部类在包装一层？
我想是安全的关系，因为AbstractQueuedSynchronizer中有很多方法，还实现了共享锁，Condition(稍候再细说)等功能，如果直接使ReentrantLock继承它，则很容易出现AbstractQueuedSynchronizer中的API被误用的情况。

言归正传，今天，我们讨论下Condition工具类的实现。

ReentrantLock和Condition的使用方式通常是这样的：





运行后，结果如下：





可以看到，

Condition的执行方式，是当在线程1中调用await方法后，线程1将释放锁，并且将自己沉睡，等待唤醒，

线程2获取到锁后，开始做事，完毕后，调用Condition的signal方法，唤醒线程1，线程1恢复执行。

以上说明Condition是一个多线程间协调通信的工具类，使得某个，或者某些线程一起等待某个条件（Condition）,只有当该条件具备(signal或者signalAll方法被带调用)时，这些等待线程才会被唤醒，从而重新争夺锁。

那，它是怎么实现的呢？

首先还是要明白，reentrantLock.newCondition()返回的是Condition的一个实现，该类在AbstractQueuedSynchronizer中被实现，叫做newCondition（）





它可以访问AbstractQueuedSynchronizer中的方法和其余内部类（AbstractQueuedSynchronizer是个抽象类，至于他怎么能访问，这里有个很奇妙的点，后面我专门用demo说明）

现在，我们一起来看下Condition类的实现，还是从上面的demo入手，

为了方便书写，我将AbstractQueuedSynchronizer缩写为AQS

当await被调用时，代码如下：

01
public
final
void
await()
throws
InterruptedException
{
02
if
(Thread.interrupted())
03
throw
new
InterruptedException();
04
Node
node=addConditionWaiter();
//将当前线程包装下后，
05
//添加到Condition自己维护的一个链表中。
06
int
savedState
=fullyRelease(node);
//释放当前线程占有的锁，从demo中看到，
07
//调用await前，当前线程是占有锁的
08
09
int
interruptMode
=
0
;
10
while
(!isOnSyncQueue(node))
{
//释放完毕后，遍历AQS的队列，看当前节点是否在队列中，
11
//不在
说明它还没有竞争锁的资格，所以继续将自己沉睡。
12
//直到它被加入到队列中，聪明的你可能猜到了，
13
//没有错，在singal的时候加入不就可以了？
14
LockSupport.park(
this
);
15
if
((interruptMode
=checkInterruptWhileWaiting(node))!=
0
)
16
break
;
17
}
18
//被唤醒后，重新开始正式竞争锁，同样，如果竞争不到还是会将自己沉睡，等待唤醒重新开始竞争。
19
if
(acquireQueued(node,
savedState)&&interruptMode!=THROW_IE)
20
interruptMode
=REINTERRUPT;
21
if
(node.nextWaiter
!=
null
)
22
unlinkCancelledWaiters();
23
if
(interruptMode
!=
0
)
24
reportInterruptAfterWait(interruptMode);
25
}
回到上面的demo，锁被释放后，线程1开始沉睡，这个时候线程因为线程1沉睡时，会唤醒AQS队列中的头结点，所所以线程2会开始竞争锁，并获取到，等待3秒后，线程2会调用signal方法，“发出”signal信号，signal方法如下：

1
public
final
void
signal()
{
2
if
(!isHeldExclusively())
3
throw
new
IllegalMonitorStateException();
4
Node
first=firstWaiter;
//firstWaiter为condition自己维护的一个链表的头结点，
5
//取出第一个节点后开始唤醒操作
6
if
(first
!=
null
)
7
doSignal(first);
8
}
说明下，其实Condition内部维护了等待队列的头结点和尾节点，该队列的作用是存放等待signal信号的线程，该线程被封装为Node节点后存放于此。





关键的就在于此，我们知道AQS自己维护的队列是当前等待资源的队列，AQS会在资源被释放后，依次唤醒队列中从前到后的所有节点，使他们对应的线程恢复执行。直到队列为空。

而Condition自己也维护了一个队列，该队列的作用是维护一个等待signal信号的队列，两个队列的作用是不同，事实上，每个线程也仅仅会同时存在以上两个队列中的一个，流程是这样的：

1.线程1调用reentrantLock.lock时，线程被加入到AQS的等待队列中。

2.线程1调用await方法被调用时，该线程从AQS中移除，对应操作是锁的释放。

3.接着马上被加入到Condition的等待队列中，以为着该线程需要signal信号。

4.线程2，因为线程1释放锁的关系，被唤醒，并判断可以获取锁，于是线程2获取锁，并被加入到AQS的等待队列中。

5.线程2调用signal方法，这个时候Condition的等待队列中只有线程1一个节点，于是它被取出来，并被加入到AQS的等待队列中。注意，这个时候，线程1并没有被唤醒。

6.signal方法执行完毕，线程2调用reentrantLock.unLock()方法，释放锁。这个时候因为AQS中只有线程1，于是，AQS释放锁后按从头到尾的顺序唤醒线程时，线程1被唤醒，于是线程1回复执行。

7.直到释放所整个过程执行完毕。

可以看到，整个协作过程是靠结点在AQS的等待队列和Condition的等待队列中来回移动实现的，Condition作为一个条件类，很好的自己维护了一个等待信号的队列，并在适时的时候将结点加入到AQS的等待队列中来实现的唤醒操作。

看到这里，signal方法的代码应该不难理解了。

取出头结点，然后doSignal





查看源代码

打印帮助

01
private
void
doSignal(Node
first){
02
do
{
03
if
(
(firstWaiter=first.nextWaiter)==
null
)
//修改头结点，完成旧头结点的移出工作
04
lastWaiter
=
null
;
05
first.nextWaiter
=
null
;
06
}
while
(!transferForSignal(first)
&&
//将老的头结点，加入到AQS的等待队列中
07
(first
=firstWaiter)!=
null
);
08
}
09
10
final
boolean
transferForSignal(Node
node){
11
/*
12
*
IfcannotchangewaitStatus,thenodehasbeencancelled.
13
*/
14
if
(!compareAndSetWaitStatus(node,Node.CONDITION,0))
15
return
false;
16
17
/*
18
*
SpliceontoqueueandtrytosetwaitStatusofpredecessorto
19
*
indicatethatthreadis(probably)waiting.Ifcancelledor
20
*
attempttosetwaitStatusfails,wakeuptoresync(inwhich
21
*
casethewaitStatuscanbetransientlyandharmlesslywrong).
22
*/
23
Node
p=enq(node);
24
int
ws
=p.waitStatus;
25
//如果该结点的状态为cancel或者修改waitStatus失败，则直接唤醒。
26
if
(ws
>
0
||
!compareAndSetWaitStatus(p,ws,Node.SIGNAL))
27
LockSupport.unpark(node.thread);
28
return
true
;
29
}
可以看到，正常情况ws>0||!compareAndSetWaitStatus(p,ws,Node.SIGNAL)这个判断是不会为true的，所以，不会在这个时候唤醒该线程。

只有到发送signal信号的线程调用reentrantLock.unlock()后因为它已经被加到AQS的等待队列中，所以才会被唤醒。

总结：

本文从代码的角度说明了Condition的实现方式，其中，涉及到了AQS的很多操作，比如AQS的等待队列实现独占锁功能，不过，这不是本文讨论的重点，等有机会再将AQS的实现单独分享出来。

转载地址：http://ifeve.com/understand-condition/
                                            

                                        

                        
                        内容来自用户分享和网络整理，不保证内容的准确性，如有侵权内容，可联系管理员处理 点击这里给我发消息 
                    

                    

                    

                        

                         标签： 
                                                java
                                                多线程
                                                

                        

                    


                

            


            

                
相关文章推荐

                

                
            

        

        

            

            
            

                

                    
新的分享

                    

                        
                    

                

            


            

                

                    
章节导航