Java并發(fā)編程之Condition源碼分析(推薦)
Condition介紹
上篇文章講了ReentrantLock的加鎖和釋放鎖的使用,這篇文章是對(duì)ReentrantLock的補(bǔ)充。ReentrantLock#newCondition()可以創(chuàng)建Condition,在ReentrantLock加鎖過程中可以利用Condition阻塞當(dāng)前線程并臨時(shí)釋放鎖,待另外線程獲取到鎖并在邏輯后通知阻塞線程"激活"。Condition常用在基于異步通信的同步機(jī)制實(shí)現(xiàn)中,比如dubbo中的請(qǐng)求和獲取應(yīng)答結(jié)果的實(shí)現(xiàn)。
常用方法
Condition中主要的方法有2個(gè)
- (1)await()方法可以阻塞當(dāng)前線程,并釋放鎖。
- (2)在獲取鎖后可以調(diào)用signal()通知被await()阻塞的線程"激活"。
這里的await(),signal()必須在ReentrantLock#lock()和ReentrantLock#unlock()之間調(diào)用。
Condition實(shí)現(xiàn)分析
Condition的實(shí)現(xiàn)也是利用AbstractQueuedSynchronizer隊(duì)列來實(shí)現(xiàn),await()在被調(diào)用后先將當(dāng)前線程加入到等待隊(duì)列中,然后釋放鎖,最后阻塞當(dāng)前線程。signal()在被調(diào)用后會(huì)先獲取等待隊(duì)列中第一個(gè)節(jié)點(diǎn),并將這個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化成ReentrantLock中的節(jié)點(diǎn)并加入到同步阻塞隊(duì)列的結(jié)尾,這樣此節(jié)點(diǎn)的上個(gè)節(jié)點(diǎn)線程釋放鎖后會(huì)激活此節(jié)點(diǎn)線程取來獲取鎖。
await()方法源碼分析
await()源碼如下
public final void await() throws InterruptedException { //判斷是否當(dāng)前線程是否被中斷中斷則拋出中斷異常 if (Thread.interrupted()) throw new InterruptedException(); //加入等待隊(duì)列 Node node = addConditionWaiter(); //釋放當(dāng)前線程鎖 int savedState = fullyRelease(node); int interruptMode = 0; //判斷是否在同步阻塞隊(duì)列,如果不在一直循環(huán)到被加入 while (!isOnSyncQueue(node)) { //阻塞當(dāng)前線程 LockSupport.park(this); //判斷是否被中斷 if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0) break; } //獲取鎖,如果獲取中被中斷則設(shè)置中斷狀態(tài) if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE) interruptMode = REINTERRUPT; //清除等待隊(duì)列中被"激活"的節(jié)點(diǎn) if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled unlinkCancelledWaiters(); //如果當(dāng)前線程被中斷,處理中斷邏輯 if (interruptMode != 0) reportInterruptAfterWait(interruptMode); }
主要分以下幾步
- (1)先判斷是否當(dāng)前線程是否被中斷中斷則拋出中斷異常如果未中斷調(diào)用addConditionWaiter()加入等待隊(duì)列
- (2)調(diào)用fullyRelease(node)釋放鎖使同步阻塞隊(duì)列的下個(gè)節(jié)點(diǎn)線程能獲取鎖。
- (3)調(diào)用isOnSyncQueue(node)判斷是否在同步阻塞隊(duì)列,這里的加入同步阻塞隊(duì)列操作是在另一個(gè)線程調(diào)用signal()后加入,如果不在同步阻塞隊(duì)列會(huì)進(jìn)行阻塞直到被激活。
- (4)如果被激活然后調(diào)用checkInterruptWhileWaiting(node)判斷是否被中斷并獲取中斷模式。
- (5)繼續(xù)調(diào)用isOnSyncQueue(node)判斷是否在同步阻塞隊(duì)列。
- (6)是則調(diào)用acquireQueued(node, savedState) 獲取鎖,這里如果獲取不到也會(huì)被阻塞,獲取不到原因是在第一次調(diào)用isOnSyncQueue(node)前,可能另一個(gè)線程已經(jīng)調(diào)用signal()后加入到同步阻塞隊(duì)列,然后調(diào)用acquireQueued(node, savedState) 獲取不到鎖并阻塞。acquireQueued(node, savedState)也會(huì)返回當(dāng)前線程是否被中斷,如果被中斷設(shè)置中斷模式。
- (7)在激活后調(diào)用unlinkCancelledWaiters()清理等待隊(duì)列的已經(jīng)被激活的節(jié)點(diǎn)。
- (8)最后判斷當(dāng)前線程是否被中斷,如果被中斷則對(duì)中斷線程做處理。
下面來看下addConditionWaiter()實(shí)現(xiàn)
private Node addConditionWaiter() { //獲取等待隊(duì)列尾部節(jié)點(diǎn) Node t = lastWaiter; //如果尾部狀態(tài)不為CONDITION,如果已經(jīng)被"激活",清理之,然后重新獲取尾部節(jié)點(diǎn) if (t != null && t.waitStatus != Node.CONDITION) { unlinkCancelledWaiters(); t = lastWaiter; } //創(chuàng)建以當(dāng)前線程為基礎(chǔ)的節(jié)點(diǎn),并將節(jié)點(diǎn)模式設(shè)置成CONDITION Node node = new Node(Thread.currentThread(), Node.CONDITION); //如果尾節(jié)點(diǎn)不存在,說明隊(duì)列為空,將頭節(jié)點(diǎn)設(shè)置成當(dāng)前節(jié)點(diǎn) if (t == null) firstWaiter = node; //如果尾節(jié)點(diǎn)存在,將此節(jié)點(diǎn)設(shè)置成尾節(jié)點(diǎn)的下個(gè)節(jié)點(diǎn) else t.nextWaiter = node; //將尾節(jié)點(diǎn)設(shè)置成當(dāng)前節(jié)點(diǎn) lastWaiter = node; return node; }
addConditionWaiter()的邏輯很簡單,就是創(chuàng)建以當(dāng)前線程為基礎(chǔ)的節(jié)點(diǎn)并把節(jié)點(diǎn)加入等待隊(duì)列的尾部待其他線程處理。
下面來看下fullyRelease(Node node)實(shí)現(xiàn)
final int fullyRelease(Node node) { boolean failed = true; try { //獲取阻塞隊(duì)列中當(dāng)前線程節(jié)點(diǎn)的鎖狀態(tài)值 int savedState = getState(); //釋放當(dāng)前線程節(jié)點(diǎn)鎖 if (release(savedState)) { failed = false; return savedState; } else { throw new IllegalMonitorStateException(); } } finally { //釋放失敗講節(jié)點(diǎn)等待狀態(tài)設(shè)置成關(guān)閉 if (failed) node.waitStatus = Node.CANCELLED; } }
調(diào)用getState()先獲取阻塞隊(duì)列中當(dāng)前線程節(jié)點(diǎn)的鎖狀態(tài)值,這個(gè)值可能大于1表示多次重入,然后調(diào)用release(savedState)釋放所有鎖,如果釋放成功返回鎖狀態(tài)值。
下面來看下isOnSyncQueue(Node node)實(shí)現(xiàn)
final boolean isOnSyncQueue(Node node) { //判斷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否是CONDITION或者前置節(jié)點(diǎn)是否為空如果為空直接返回false if (node.waitStatus == Node.CONDITION || node.prev == null) return false; //如果下個(gè)節(jié)點(diǎn)存在,則在同步阻塞隊(duì)列中返回true if (node.next != null) // If has successor, it must be on queue return true; //遍歷查找當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否在同步阻塞隊(duì)列中 return findNodeFromTail(node); } private boolean findNodeFromTail(Node node) { Node t = tail; for (;;) { if (t == node) return true; if (t == null) return false; t = t.prev; } }
此方法的功能是查找當(dāng)前節(jié)點(diǎn)是否在同步阻塞隊(duì)列中,方法先是快速判斷,判斷不了再進(jìn)行遍歷查找。
- (1)第一步先判斷次節(jié)點(diǎn)是否CONDITION狀態(tài)或者前置節(jié)點(diǎn)是否存在,如果是表明不在隊(duì)列中返回false,阻塞隊(duì)列中的狀態(tài)一般是0或者SIGNAL狀態(tài)而且如果當(dāng)前如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)在隊(duì)列阻塞中且未被激活前置節(jié)點(diǎn)一定不為空。
- (2)第二步判斷節(jié)點(diǎn)的下個(gè)節(jié)點(diǎn)是否存在,如果存在則表明當(dāng)前當(dāng)前節(jié)點(diǎn)已加入到阻塞隊(duì)列中。
- (3)如果以上2點(diǎn)都沒法判斷,也有可能剛剛加入到同步阻塞隊(duì)列中,所以調(diào)用findNodeFromTail(Node node)做最后的遍歷查找。查找從隊(duì)列尾部開始查,從尾部開始查的原因是可能剛剛加入到同步阻塞隊(duì)列中,從尾部能快速定位。
下面看下checkInterruptWhileWaiting(Node node)實(shí)現(xiàn)
private int checkInterruptWhileWaiting(Node node) { return Thread.interrupted() ? (transferAfterCancelledWait(node) ? THROW_IE : REINTERRUPT) : 0; } final boolean transferAfterCancelledWait(Node node) { if (compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0)) { enq(node); return true; } while (!isOnSyncQueue(node)) Thread.yield(); return false; }
此方法在線程被激活后被調(diào)用,主要功能就是判斷被激活的線程是否被中斷。此方法會(huì)返回2種中斷狀態(tài)THROW_IE和REINTERRUPT,THROW_IE是調(diào)用signal()前被中斷返回,REINTERRUPT在調(diào)用signal()后被中斷返回。 此方法先判斷是否被標(biāo)記中斷,是的話再調(diào)用transferAfterCancelledWait(node)取判斷是那種中斷狀態(tài),transferAfterCancelledWait(node)方法分2步
- (1)用CAS方式將節(jié)點(diǎn)狀態(tài)改錯(cuò)等待狀態(tài)改成CONDITION,并加入到同步阻塞隊(duì)列中返回true
- (2)如果不能加入到同步阻塞隊(duì)列就自旋一直等待加入
如果使用await()方法上面2步其實(shí)是沒什么作用其最后一定會(huì)返回false,因?yàn)閍wait()被激活只能調(diào)用 signal()方法,而signal()方法肯定已經(jīng)將節(jié)點(diǎn)加入到同步阻塞隊(duì)列中。所以以上邏輯是給await(long time, TimeUnit unit)等帶超時(shí)激活方法用的。
acquireQueued(node, savedState)方法再上一章節(jié)已經(jīng)講過這邊就不重復(fù)了,下面分析下unlinkCancelledWaiters()方法
private void unlinkCancelledWaiters() { //獲取等待隊(duì)列頭節(jié)點(diǎn) Node t = firstWaiter; Node trail = null; while (t != null) { //獲取下個(gè)節(jié)點(diǎn) Node next = t.nextWaiter; //如果狀態(tài)不為CONDITION說明已經(jīng)加入阻塞隊(duì)列需要清理掉 if (t.waitStatus != Node.CONDITION) { t.nextWaiter = null; if (trail == null) firstWaiter = next; else //獲取下個(gè)節(jié)點(diǎn) trail.nextWaiter = next; if (next == null) lastWaiter = trail; } else trail = t; t = next; } }
此方法就是從頭開始查找狀態(tài)不為CONDITION的節(jié)點(diǎn)并清理,狀態(tài)不為CONDITION節(jié)點(diǎn)說明此節(jié)點(diǎn)已經(jīng)加入到阻塞隊(duì)列,已經(jīng)不需要維護(hù)。
下面來看下reportInterruptAfterWait(interruptMode)方法
private void reportInterruptAfterWait(int interruptMode) throws InterruptedException { //如果是THROW_IE模式直接拋出異常 if (interruptMode == THROW_IE) throw new InterruptedException(); //如果是REINTERRUPT模式標(biāo)記線程中斷由上層處理中斷 else if (interruptMode == REINTERRUPT) selfInterrupt(); }
此方法處理中斷邏輯。如果是THROW_IE模式直接拋出異常,如果是REINTERRUPT模式標(biāo)記線程中斷由上層處理中斷。
signal()方法源碼分析
signal()源碼如下
public final void signal() { //是否當(dāng)前線程持有鎖 if (!isHeldExclusively()) throw new IllegalMonitorStateException(); Node first = firstWaiter; //通知"激活"頭節(jié)點(diǎn)線程 if (first != null) doSignal(first); }
先調(diào)用isHeldExclusively()判斷鎖是否被當(dāng)前線程持有,然后檢查等待隊(duì)列是否為空,不為空就是可以取第一個(gè)節(jié)點(diǎn)調(diào)用doSignal(first)去"激活",這里激活不是真正的激活而只是將節(jié)點(diǎn)加入到同步阻塞隊(duì)列尾部,所以上下文中帶""的激活都是這種解釋。
下面看下isHeldExclusively()實(shí)現(xiàn)
protected final boolean isHeldExclusively() { return getExclusiveOwnerThread() == Thread.currentThread(); }
實(shí)現(xiàn)就是比較下當(dāng)前線程和持有鎖的線程是否同一個(gè)
下面看下doSignal(first)的實(shí)現(xiàn)
private void doSignal(Node first) { do { //頭指頭后移一位,如果后面的節(jié)點(diǎn)為空,則將尾指頭也指向空,說明隊(duì)列為空了 if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null) lastWaiter = null; //清空頭節(jié)點(diǎn)的下個(gè)節(jié)點(diǎn) first.nextWaiter = null; //如果"激活"失敗者取下個(gè)繼續(xù),直到成功或者遍歷完 } while (!transferForSignal(first) && (first = firstWaiter) != null); }
此方法就是取當(dāng)前頭節(jié)點(diǎn)一直去嘗試"激活",直到成功或者遍歷完。
下面來看下transferForSignal(first)方法
final boolean transferForSignal(Node node) { //將CONDITION狀態(tài)設(shè)置成0 if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0)) return false; //加入到同步阻塞隊(duì)列 Node p = enq(node); int ws = p.waitStatus; //狀態(tài)異常直接激活 if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL)) LockSupport.unpark(node.thread); return true; }
(1)此方法先先將CONDITION狀態(tài)設(shè)置成0,因?yàn)槿绻荂ONDITION狀態(tài)加入到同步阻塞隊(duì)列,激活的時(shí)候是不識(shí)別的。
(2)加入到同步阻塞隊(duì)列的尾部。所以同步阻塞隊(duì)列中前面如果有多個(gè)在排隊(duì),調(diào)用unlock()不會(huì)馬上激活此節(jié)點(diǎn)。
(3)狀態(tài)異常直接調(diào)用unpark激活,這邊按理說如果狀態(tài)異常情況下激活,await()在調(diào)用unlock()被激活后會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的異常處理,但看await()代碼沒有處理則是正常執(zhí)行。
這個(gè)方法主要就是把節(jié)點(diǎn)加入到同步阻塞隊(duì)列的,真正的激活則是調(diào)用unlock()去處理。
以上所述是小編給大家介紹的Java并發(fā)編程之Condition源碼分析詳解整合,希望對(duì)大家有所幫助,如果大家有任何疑問請(qǐng)給我留言,小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對(duì)腳本之家網(wǎng)站的支持!
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