Condition 源码解读
创始人
2024-05-28 23:48:33
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一、Condition

在并发情况下进行线程间的协调,如果是使用的 synchronized 锁,我们可以使用 wait/notify 进行唤醒,如果是使用的 Lock 锁的方式,则可以使用 Condition 进行针对性的阻塞和唤醒,相较于 wait/notify 使用起来更灵活。那 Condition 是如何实现线程的等待和唤醒的呢,本篇文章带领大家一起解读下 Condition 的源码。

在进行源码分析前,先回顾下 Condition 是如何使用的,例如下面一个案例:

public class Test {public synchronized static void main(String[] args) throws InterruptedException {Lock lock = new ReentrantLock();Condition condition = lock.newCondition();new Thread(() -> {lock.lock();System.out.println("线程1开始等待!");try {condition.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("线程1被唤醒继续执行结束!");lock.unlock();}, "1").start();new Thread(() -> {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}lock.lock();System.out.println("开始唤醒线程!");condition.signal();try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("线程2执行结束!");lock.unlock();}, "2").start();}
}

运行之后,可以看到下面日志:

在这里插入图片描述

由于在第一个线程中,使用的 condition.await() 因此当前线程会被阻塞挂起,而第二个线程,在 1s 后进行了 condition.signal() 操作,因此第一个线程会被唤醒继续执行。这里细心的小伙伴应该可以发现,第一个线程阻塞时锁并没有释放,而第二个线程在1s后也成功拿到锁了,所以表明在 condition.await() 时会自动释放当前锁,这点和 wait 相同,在第二个线程进行了 condition.signal() 操作,第一个线程并没有继续向下执行,而是等待第二个线程处理完才会继续执行,由此可以表明被唤醒的线程会重新获取锁,成功获取锁后继续执行。

下面通过源码看下 Condition 是如何实现的等待唤醒。

二、Condition 源码解读

2.1. lock.newCondition() 获取 Condition 对象

首先看下在使用 lock.newCondition() 获取一个Condition 对象时,具体做了什么,这里以 ReentrantLock 为例,进入到 ReentrantLocknewCondition() 方法中,又执行了 SyncnewCondition() 方法,再进去就会发现其实是 new 了一个 ConditionObject 类对象:

在这里插入图片描述
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下面点到这个类中,可以看到其实是 AbstractQueuedSynchronizer 下的一个子类:

在这里插入图片描述

2.2. condition.await() 阻塞过程

了解到 Condition 的对象后,下面就可以看下 condition.await() 方法了,点到该类下的 await() 方法中:

在这里插入图片描述

其中 addConditionWaiter() 则是将自己加入到链表中,并获取到当前线程所在的 Node ,这里注意下 Node 的状态是 Node.CONDITION 也就是 -2,后面会依赖于该状态。

在这里插入图片描述
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下面再回到 await() 方法继续向下看,接着使用了 fullyRelease 方法传入了当前的 Node ,这里的 fullyRelease 方法主要做了释放当前线程锁的操作。

在这里插入图片描述

点到 release 方法中,主要执行了 unparkSuccessor ,如果看过 Lock 锁的解锁源码,就会知道其实 unparkSuccessor 就是解锁的过程

在这里插入图片描述

下面继续回到 await() 方法中,当释放锁后,进入到了一个 while 循环中,通过查看 isOnSyncQueue 方法,可以看到是可以符合while的条件也就可以进入到循环中:

在这里插入图片描述
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在循环中可以明显的看到 LockSupport.park(this) ,将当前线程进行了阻塞。

2.3. condition.signal() 唤醒过程

上面已经看到线程被阻塞了,如果需要被唤醒则需要通过condition.signal(),这个方法是如何唤醒的呢?

下面来到 AbstractQueuedSynchronizer 类的 signal() 方法中:
在这里插入图片描述
主要执行了 doSignal 方法,再点到 doSignal 中,可以看到这里开启了一个循环,对链表的每一个元素都进行了 transferForSignal 操作,这里也比较好理解,就是要唤醒等待中的线程。

在这里插入图片描述
下面点到 transferForSignal 中,看下对每个 Node 都做了什么操作。点进去之后也比较好理解,如果状态是 Node.CONDITION 也就是 -2,刚才在解读 await 方法时就提到这个状态了,这里正好形成了呼应,下面有个非常显眼的操作 LockSupport.unpark(node.thread) 直接唤醒了目标线程。也就是唤醒了 2.2 中的最后一步操作。

在这里插入图片描述

2.4. condition.await() 被唤醒后

await() 方法中的 LockSupport.park(this) 被唤醒后,继续向下执行,下面会判断下当前线程有没有被打断,如果没被打断则 break 终止循环继续执行。

在这里插入图片描述
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下面这个 acquireQueued 方法,如果看过 Lock 加锁的源码,应该可以了解到就是上锁的过程

在这里插入图片描述
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成功获取锁后就会继续执行,被阻塞的线程也就是继续执行。

三、总结

通过上面的源码分析,应该对 Condition 有了新的理解和掌握,细心地小伙伴应该可以发现在源码中好多地方都使用了 CAS ,因此当竞争资源非常激烈时, Lock 的性能要远远优于 synchronized

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