Java多线程进阶—— J.U.C之locks框架：AQS的Conditon等待(3)

清疚 2023-06-21 04:55 2阅读 0赞

## 一、本文概述 ##

本文将继续以ReentrantLock的调用为例，说明AbstractQueuedSynchronizer提供的Conditon等待功能。关于Conditon接口的介绍，可以参见：[Java多线程进阶—— J.U.C之locks框架：接口][Java_ J.U.C_locks]

## 二、Condition接口的实现 ##

J.U.C包提供了Conditon接口，用以对原生的`Object.wait()`、`Object.notify()`进行增强。

Condition接口的实现类其实是在AQS中——`ConditionObject`，ReentrantLock 的newCondition方法其实是创建了一个

AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject对象：

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ConditionObject作为AQS的内部类，复用了AQS的结点，维护一个条件队列，队列初始时的结构如下：

![clipboard.png][clipboard.png 1]

![clipboard.png][clipboard.png 2]

### 示例 ###

> 假设现在有3个线程：ThreadA、ThreadB、ThreadC，一个Conditon实现对象。  
> `ReentrantLock lock = new ReentrantLock();`  
> `Conditon con = lock.newConditon();`

线程将以以下的时序调用：

//ThreadA先调用lock方法获取到锁，然后调用con.await()
    
    //ThreadB获取锁，调用con.signal()唤醒ThreadA
    
    //ThreadB释放锁

### 1. ThreadA获取到锁后，首先调用**await**方法 ###

![clipboard.png][clipboard.png 3]

上述方法，先对线程中断做一次预判断，然后将线程包装成结点插入【条件队列】，插入完成后，条件队列的结构如下：

![clipboard.png][clipboard.png 4]

我们知道，`await()`方法会释放当前线程持有的锁，这个过程其实就是**fullyRelease**方法的作用：

![clipboard.png][clipboard.png 5]

然后，判断当前结点是不是在【等待队列】中，不在的话就会阻塞线程。  
最终线程A释放了锁，并进入阻塞状态。

### 2. ThreadB获取到锁后，首先调用**signal**方法 ###

由于ConditionObject的signal方法要求线程必须获得与此Condition对象相关联的锁，所以这里有个中断判断：

![clipboard.png][clipboard.png 6]

然后，会调用**doSignal**方法，删除条件队列中的队首**CONDITION**类型结点：

![clipboard.png][clipboard.png 7]

删除完成后，**transferForSignal**方法会将**CONDITON**结点转换为初始结点，并插入【等待队列】：

![clipboard.png][clipboard.png 8]

此时，【条件队列】已经空了：

![clipboard.png][clipboard.png 9]

而ThreadA被包装成新结点后，插入【等待队列】：

![clipboard.png][clipboard.png 10]

### 3. ThreadB释放锁 ###

终于ThreadB释放了锁，释放成功后，会调用**unparkSuccessor**方法（参加AQS独占功能的讲解），唤醒队列中的首结点：

![clipboard.png][clipboard.png 11]

最终等待队列结构如下：

![clipboard.png][clipboard.png 12]

### 4. ThreadA从唤醒处继续执行 ###

ThreadA被唤醒后，从await方法的阻塞处开始继续往下执行：

![clipboard.png][clipboard.png 13]

之后会调用**acquireQueued**方法再次尝试获取锁，获取成功后，最终等待队列状态如下：

![clipboard.png][clipboard.png 14]

## 三、总结 ##

本文以ReentrantLock的公平锁为例，分析了AbstractQueuedSynchronizer的Condition功能。  
通过分析，可以看到，当线程在指定Condition对象上等待的时候，其实就是将线程包装成结点，加入了条件队列，然后阻塞。当线程被通知唤醒时，则是将条件队列中的结点转换成等待队列中的结点，之后的处理就和独占功能完全一样。

除此之外，Condition还支持限时等待、非中断等待等功能，分析思路是一样的，读者可以自己去阅读AQS的源码，通过使用示例，加入调试断点一步步看内部的调用流程，主干理顺了之后，再看其它分支，其实是异曲同工的。

[Java_ J.U.C_locks]: https://blog.csdn.net/qq_32252917/article/details/103459311
[clipboard.png]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9zZWdtZW50ZmF1bHQuY29tL2ltZy9iVmJldWpQ?x-oss-process=image/format,png
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