并发编程 AbstractQueuedSynchronizer类Condition类之实现原理（十九）

小灰灰 2022-12-28 08:27 171阅读 0赞

今天分析并发编程 AbstractQueuedSynchronizer类Condition类之实现原理：

***Condition***  ***的数据结构***

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。事实 上，节点的定义复用了同步器中节点的定义，也就是说，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。

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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。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。 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。

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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。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。

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如图所示，同步队列的首节点并不会直接加入等待队列，而是通过 addConditionWaiter()方法把当前线程构造成一个新的节点并将其加入等待队列 中。

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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。 调用该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。

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