類似Object監(jiān)視器方法的Condition接口(詳解)

在《基于線程、并發(fā)的基本概念(詳解)》中，我們利用synchronized關鍵字、Queue隊列、以及Object監(jiān)視器方法實現(xiàn)了生產(chǎn)者消費者，介紹了有關線程的一些基本概念。Object類提供的wait的方法和notifyAll方法，與之對應的是Condition接口提供是await和signalAll。await(或wait)是讓當前線程進入等待狀態(tài)并釋放鎖，signalAll(或notifyAll)則是喚醒等待中的線程，使得等待中的線程有競爭鎖的資格，注意只是資格，并不代表被喚醒的線程就一定會獲得鎖。

Condition接口的具體實現(xiàn)還是在AbstractQueuedSynchronizer中的內(nèi)部實現(xiàn)的——AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject。ConditionObject中維護了一個“等待隊列”，注意這個和AQS同步器維護的“同步隊列”不同。AQS所維護的同步隊列是當前等待資源（同步狀態(tài)）的隊列，當前線程獲取同步狀態(tài)失敗時，同步器會將當前線程以及等待狀態(tài)等信息構造成一個節(jié)點并加入到同步隊列中，同時阻塞當前線程，當同步狀態(tài)被所持有的線程釋放時會將同步隊列中的首節(jié)點喚醒重新獲取同步狀態(tài)。而每個Condition維護一個等待隊列，該隊列的作用是一個等待signal信號的隊列。這兩者之間的關系是一個協(xié)同的關系，用下圖的說明它們之間的協(xié)同過程：

1. AQS的同步隊列如下圖所示，一個頭結點head指向隊首，一個tail指向隊尾，當線程調(diào)用lock()方法獲取鎖而未成功時，線程被構造成節(jié)點加入到隊尾。（圖中NodeA是同步隊列的第一個節(jié)點，也就是獲得同步狀態(tài)的節(jié)點）

2.NodeA調(diào)用await()方法時，NodeA從AQS同步隊列中移除，自然也就釋放了鎖，NodeA此時被加入到Condition的等待隊列中，等待signal信號，如下圖所示。

3.執(zhí)行完第2步后，此時NodeB在同步隊列中處于第一個節(jié)點位置，即獲取到了鎖，如果NodeB此時執(zhí)行signal(或者signalAll)方法，NodeA將會從Condition等待隊列中被移除即被喚醒，加入到同步隊列中，此時NodeA僅僅是被喚醒有了在同步隊列中爭奪資源的資格，并不代表被喚醒后就立即獲得鎖，如下圖所示。

4. 最后NodeB在signal執(zhí)行完畢后，調(diào)用unLock方法釋放鎖，此時NodeA處于隊首，并爭奪同步狀態(tài)。

以上是AQS的“同步隊列”和Condition的“等待隊列”之間相互協(xié)作的過程，下面從源碼解析Condition的主要方法await、signal、signalAll。

public final void await() throws InterruptedException{
 if (Thread.interrupted()) //線程被中斷則拋出中斷異常
 throw new InterruptedException();
 Node node = addConditionWaiter(); //將線程構造為Node節(jié)點
 long savedState = fullyRelease(node); //釋放鎖，返回同步狀態(tài)
 int interruptMode = 0;
 while (!isOnSyncQueue(node)) { //循環(huán)判斷當前節(jié)點是否在同步隊列中
 LockSupport.park(this);
 if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
  break; //檢查節(jié)點在處于等待狀態(tài)時是否被中斷
　　}
　　//在跳出了循環(huán)，即被signal喚醒后重新加入了同步隊列后，開始重新競爭鎖
　　if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE) //acquireQueued自旋獲取鎖，具體分析見《2.從AbstractQueuedSynchronizer(AQS)說起(1)——獨占模式的鎖獲取與釋放》中對獲取同步狀態(tài)的解析
　　　　interruptMode = REINTERRUPT; 
　　if (node.nextWaiter != null) 
 　　unlinkCancelledWaiters(); //如果節(jié)點從等待狀態(tài)轉(zhuǎn)換為在同步隊列中，并且也已經(jīng)獲得了鎖，此時將斷開此節(jié)點后面的等待節(jié)點
　　if (interruptMode != 0)
 　　reportInterruptAfterWait(interruptMode);
 }

在獲取鎖的線程調(diào)用await時，首先會將線程構造為Node節(jié)點并釋放鎖，此時線程被移出同步隊列加入到Condition等待隊列中，接著在第7行就會while循環(huán)判斷節(jié)點是否在同步隊列中，當沒有線程調(diào)用signal方法的時候顯然線程不在同步隊列，并將一直循環(huán)，直到有線程調(diào)用signal方法該線程才會被喚醒加入到同步隊列中，此時才會跳出循環(huán)。

signal和signalAll方法的異同在和notify和notifyAll一樣。signal只會喚醒等待隊列中位于隊首的節(jié)點使其具有競爭鎖的資格，而signalAll則會喚醒等待隊列中所有節(jié)點使所有節(jié)點都具有競爭鎖的資格。

public final void signal() {
 if (!isHeldExclusively()) //判斷當前線程是否持有鎖
 throw new IllegalMonitorStateException();
 Node first = firstWaiter;
 if (first != null)
 doSignal(first); //喚醒等待隊列中的第一個節(jié)點
}

對比signalAll方法，不同點在于第6行是喚醒等待隊列中的所有節(jié)點——doSignalAll(first)，不再貼出代碼。

private void doSignal(Node first) {
 do {
 if ((firstWaiter = first.nextWaiter) == null)
  lastWaiter = null;
 first.nextWaiter = null;
} while (!transferForSignal(first) && (first = firstWaiter) != null) //transferForSignal方法將處于等待隊列中的節(jié)點添加到同步隊列中
}

至于doSignalAll則是循環(huán)調(diào)用transferForSignal使得所有節(jié)點都被喚醒加入到同步隊列中。

當節(jié)點從等待隊列中加入到同步隊列中時，呼應await中的循環(huán)等待節(jié)點是否在同步隊列中，await和signal的協(xié)同配合也就很清晰明了了。

以上這篇類似Object監(jiān)視器方法的Condition接口(詳解)就是小編分享給大家的全部內(nèi)容了，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持億速云。