ReentrantLock学习（五）Condition中await&signal

╰半夏微凉° 2024-04-18 17:18 63阅读 0赞

### 一、简介 ###

> ReentrantLock 中ConditionObject内部类，实现了Condition接口，内部维护了一个单向链表（firstWaiter、lastWaiter），而Node中的nextWaiter正是用于该单链表

> await：释放当前锁持有的锁，生成线程等待node，存储到condition中的单链表中，等被唤醒的时候，在加入到锁的等待队列
> 
> signal：唤醒condition等待队列里的一个线程（firstWaiter）
> 
> signalAll： 循环唤醒condition等待队列里的所有线程

![20190910090801772.png][] condition中单链表

### 二、方法详解  ###

**1、await方法详解**

public final void await() throws InterruptedException {
        if (Thread.interrupted())
            throw new InterruptedException();
        //在condition队尾增加一个等待节点
        Node node = addConditionWaiter();
        //释放全部锁,并且唤醒同步队列中下一个等待线程
        int savedState = fullyRelease(node);
        int interruptMode = 0;
        //节点是否添加到了同步队列
        while (!isOnSyncQueue(node)) {
            //不在同步队列，挂起当前线程
            LockSupport.park(this);
            //interruptMode 
            //线程未中断，返回0
            //线程中断了，设置该节点状态-2 —> 0 成功，返回-1 THROW_IE
            //线程中断了，设置该节点状态-2 —> 0 失败，返回1 REINTERRUPT
            if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
                break;
        }
        //acquireQueued做的事，申请锁(公平锁看队列有没有正在排队的，非公锁则直接抢锁)，若没申请下，则park线程，等待unpark唤醒；若申请下，则返回boolean，true代表线程中断，false代表线程未中断
        if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
            interruptMode = REINTERRUPT;
        if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
            //清理node.nextWaiter引用
            unlinkCancelledWaiters();
        if (interruptMode != 0)
            //interruptMode == REINTERRUPT,则设置线程中断标识
            //interruptMode == THROW_IE 抛出线程中断异常
            reportInterruptAfterWait(interruptMode);
    }

await流程图

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xhb3hpbGFveGlf_size_16_color_FFFFFF_t_70][] await流程图

再看方法checkInterruptWhileWaiting中的transferAfterCancelledWait

final boolean transferAfterCancelledWait(Node node) {
        if (compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0)) {
            enq(node);
            return true;
        }
        /*
         * If we lost out to a signal(), then we can't proceed
         * until it finishes its enq().  Cancelling during an
         * incomplete transfer is both rare and transient, so just
         * spin.
         */
        while (!isOnSyncQueue(node))
            Thread.yield();
        return false;
    }

> 其中 transferAfterCancelledWait方法中，将node的状态从CONDITION(-2)修改为0的这步，修改成功的话，则返回 true，即中断模式 THROW\_IE（意味这接下来就要抛出 InterruptedException），这是因为，signal会将node的状态修改为0，如果这里修改成功，说明signal还没有修改状态，线程唤醒发生在signal之前，这种情况一般出现在await一定时间上，等待超时了。如果transferAfterCancelledWait方法修改node状态失败，说明signal已经修改了node的状态，从CONDITION(-2)修改为0，然后判断signal是否将节点添加到了同步队列里，没有则自旋等待，让出CUP时间。

**2、signal&signalAll方法详解**

public final void signal() {
        //当前持有锁的线程不是自己，则抛出异常（说明signal执行的前提是获取到锁）
        if (!isHeldExclusively())
            throw new IllegalMonitorStateException();
        Node first = firstWaiter;
        if (first != null)
            doSignal(first);
    }
    public final void signalAll() {
        if (!isHeldExclusively())
            throw new IllegalMonitorStateException();
        Node first = firstWaiter;
        if (first != null)
            doSignalAll(first);
    }
    private void doSignal(Node first) {
        do {
            //将firstWaiter后移，指向下个节点，这里是将node从condition的等待队列移除
            if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)
                lastWaiter = null;
            first.nextWaiter = null;
        //transferForSignal修改node状态，并将node添加到同步队列，成功返回true，失败false，成功就终止循环（只唤醒一个），失败则处理下一个node
        } while (!transferForSignal(first) &&
                 (first = firstWaiter) != null);
    }
    private void doSignalAll(Node first) {
        //清空condition队列（first备份了）
        lastWaiter = firstWaiter = null;
        do {
            Node next = first.nextWaiter;
            first.nextWaiter = null;
    //transferForSignal修改node状态，并将node添加到同步队列，成功返回true，失败false，因为是全部唤醒，所以不关心返回结果
            transferForSignal(first);
            first = next;
            //循环处理等待队列的每个节点，直到处理完
        } while (first != null);
    }

signal流程（此处省略signalAll，signalAll就是内部循环transferForSignal）

![20190910091824354.png][] signal流程图

再看方法doSignal中的transferForSignal

final boolean transferForSignal(Node node) {
        //这里修改节点状态，与await中修改节点状态竞争，
        //如果这里修改失败了，说明线程已经唤醒，且在await中修改了节点状态
        //如果修改成功了，则await中的线程可能唤醒了可能没唤醒，唤醒的话就等待该方法将节点添加到同步队列，没有唤醒的话，就等待唤醒
        if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))
            return false;
    
        //添加节点到同步队列
        Node p = enq(node);
        int ws = p.waitStatus;
        //前置节点状态大于0，则说明前置节点已经撤销，唤醒当前节点线程
        //修改前置节点状态为Node.SIGNAL，修改失败的话唤醒当前节点线程（其实此处不知道为啥会失败，官方注释说会出现状态异常，没什么影响）
        if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
            LockSupport.unpark(node.thread);
        return true;
    }

三、await、signal、signalAll中同步队列、等待队列节点变化

> 假设前提：thread1占有锁，thread2在同步队列等待，thread0在condition队列等待

**1、同步器状态变化 **

> 当thread1执行await，其中会调用releaseAll，将同步器状态修改为0，将exclusiveOwnerThread修改为null，然后调用unparkSuccessor，唤醒thread2，thread2申请下锁，将同步器状态修改为1，设置exclusiveOwnerThread为thread2

![20190910092317596.png][] 状态变化

**2、同步队列、等待队列变化**

![20190910093035121.png][] 调用await前

![20190910093135563.png][] 调用await后

![20190910093204824.png][] 调用signal后

![2019091009325759.png][] 调用signalAll后

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