Java 并发编程(十九) -- AbstractQueuedSynchronizer中的Condition源码分析
public class ConditionObject implements Condition, java.io.Serializable 复制代码
从类的定义中可以看出
- ConditionObject实现了Condition接口
- ConditionObject实现了java.io.Serializable接口
2. 字段属性
//序列化版本号 private static final long serialVersionUID = 1173984872572414699L; //条件队列第一个节点 //这个队列不同于AQS中的队列，AQS中的队列叫做等待队列（阻塞队列） //最终条件队列中的节点都要添加到等待队列去等待获取锁执行 private transient Node firstWaiter; //条件队列最后一个节点 private transient Node lastWaiter; 复制代码
从字段属性中可以看出
- ConditionObject自己内部维护了一个队列
- ConditionObject内部的队列跟AQS中的队列不一样，Node中的nextWaiter属性就是为条件队列准备的，意味着条件队列是在等待队列中延出来的分支队列，等待队列中每个节点还可以有一个条件队列
3. 构造方法
public ConditionObject() { }
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4. 方法
await 方法
//等待被唤醒，这个方法可以被中断
public final void await() throws InterruptedException {
//判断当前线程是否被中断
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
//添加到条件队列中
Node node = addConditionWaiter();
//释放锁，并获取以前的state值
//这个savedState表示当前持有几把锁
int savedState = fullyRelease(node);
int interruptMode = 0;
//判断是否已经转移到阻塞队列
while (!isOnSyncQueue(node)) {
//如果不在阻塞队列中，挂起线程，等待被唤醒
LockSupport.park(this);
//checkInterruptWhileWaiting检查线程是否中断
if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
break;
}
//节点已经添加到阻塞队列，线程被唤醒
// 获取独占锁
if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
interruptMode = REINTERRUPT;
//断开节点和条件队列的关系
if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
//清除条件队列中取消的节点
unlinkCancelledWaiters();
/*
先解释下 interruptMode。interruptMode 可以取值为 REINTERRUPT（1），THROW_IE（-1），0
REINTERRUPT： 代表 await 返回的时候，需要重新设置中断状态
THROW_IE： 代表 await 返回的时候，需要抛出 InterruptedException 异常
0 ：说明在 await 期间，没有发生中断
*/
if (interruptMode != 0)
reportInterruptAfterWait(interruptMode);
}
//带超时的等待
public final boolean await(long time, TimeUnit unit)
throws InterruptedException {
//计算超时时间
long nanosTimeout = unit.toNanos(time);
//判断当前线程是否被中断
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
//添加到条件队列中
Node node = addConditionWaiter();
//释放锁，并获取以前的state值
//这个savedState表示当前持有几把锁
int savedState = fullyRelease(node);
// 当前时间 + 等待时长 = 过期时间
final long deadline = System.nanoTime() + nanosTimeout;
boolean timedout = false;
int interruptMode = 0;
//判断是否已经转移到阻塞队列
while (!isOnSyncQueue(node)) {
//超时了
if (nanosTimeout <= 0L) {
//超时要取消等待
//取消等待的时候要把节点转移到等待队列
timedout = transferAfterCancelledWait(node);
break;
}
//static final long spinForTimeoutThreshold = 1000L;
//如果不到 1 毫秒了，那就不要选择 parkNanos 了，自旋的性能反而更好
if (nanosTimeout >= spinForTimeoutThreshold)
//挂起线程,超时在这体现
LockSupport.parkNanos(this, nanosTimeout);
if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
break;
//计算新的剩余时间
nanosTimeout = deadline - System.nanoTime();
}
//节点已经添加到阻塞队列，线程被唤醒
// 获取独占锁
if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
interruptMode = REINTERRUPT;
//断开节点和条件队列的关系
if (node.nextWaiter != null)
unlinkCancelledWaiters();
/*
先解释下 interruptMode。interruptMode 可以取值为 REINTERRUPT（1），THROW_IE（-1），0
REINTERRUPT： 代表 await 返回的时候，需要重新设置中断状态
THROW_IE： 代表 await 返回的时候，需要抛出 InterruptedException 异常
0 ：说明在 await 期间，没有发生中断
*/
if (interruptMode != 0)
reportInterruptAfterWait(interruptMode);
return !timedout;
}
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addConditionWaiter 方法
//添加到条件队列
private Node addConditionWaiter() {
//获取条件队列尾节点
Node t = lastWaiter;
// If lastWaiter is cancelled, clean out.
//t.waitStatus != Node.CONDITION 表示被取消
if (t != null && t.waitStatus != Node.CONDITION) {
//如果尾节点被取消，把尾节点清除
unlinkCancelledWaiters();
//重新获取尾节点
t = lastWaiter;
}
//创建新的节点
//注意这里的waitStatus设置的为CONDITION,可以解释上面为什么不等于CONDITION表示取消
Node node = new Node(Thread.currentThread(), Node.CONDITION);
//把新节点添加到尾部
if (t == null)
firstWaiter = node;
else
t.nextWaiter = node;
lastWaiter = node;
return node;
}
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unlinkCancelledWaiters 方法
//移除被取消的节点
private void unlinkCancelledWaiters() {
//获取头结点
Node t = firstWaiter;
//保存遍历的当前节点
Node trail = null;
while (t != null) {
//获取下一个节点
Node next = t.nextWaiter;
if (t.waitStatus != Node.CONDITION) {
//如果当前节点被取消
//下面的操作是把当前节点移除
//把下一个节点置引用为null
t.nextWaiter = null;
if (trail == null)
//如果trail为null，把头结点指向下一个节点
firstWaiter = next;
else
//如果trail不为null，把trail的下一个节点引用指向下一个节点
//这里表示移除当前节点, trail相当于当前节点的前一个节点
trail.nextWaiter = next;
if (next == null)
//如果到达尾节点，把尾节点指向trail
lastWaiter = trail;
}
else
//trail指向当前节点
trail = t;
//当前节点指向下个节点，继续遍历
t = next;
}
}
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fullyRelease 方法
//释放指定Node所有的锁，返回持有锁的数量
final int fullyRelease(Node node) {
boolean failed = true;
try {
//获取当前锁的数量
int savedState = getState();
//释放所有锁，相当于CAS设置state为0
if (release(savedState)) {
failed = false;
//返回数量
return savedState;
} else {
throw new IllegalMonitorStateException();
}
} finally {
if (failed)
//如果CAS失败，把当前node置为取消状态
node.waitStatus = Node.CANCELLED;
}
}
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isOnSyncQueue 方法
//判断指定节点是否在等待队列中
final boolean isOnSyncQueue(Node node) {
//如果移动到等待队列中，node 的 waitStatus 会置为 0
//Node.CONDITION表示还在条件队列中
//node的前驱节点为null说明不会再等待队列中，等待队列中head必须存在
if (node.waitStatus == Node.CONDITION || node.prev == null)
return false;
if (node.next != null) // If has successor, it must be on queue
//如果有后驱节点，肯定是在等待队列中
//从阻塞队列中，从后往前找指定节点
return findNodeFromTail(node);
}
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findNodeFromTail 方法
//从后往前找指定节点
private boolean findNodeFromTail(Node node) {
Node t = tail;
for (;;) {
if (t == node)
return true;
if (t == null)
return false;
t = t.prev;
}
}
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signal 方法
//唤醒条件队列中第一个节点
public final void signal() {
//必须持有独占锁才能操作
if (!isHeldExclusively())
throw new IllegalMonitorStateException();
Node first = firstWaiter;
if (first != null)
//找出第一个节点，并移动到等待队列中去
doSignal(first);
}
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signalAll 方法
//唤醒条件队列中所有节点
public final void signalAll() {
//必须持有独占锁才能操作
if (!isHeldExclusively())
throw new IllegalMonitorStateException();
Node first = firstWaiter;
if (first != null)
//移动所有节点到等待队列
doSignalAll(first);
}
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doSignal 方法
//找出第一个节点，并移动到等待队列中去
private void doSignal(Node first) {
do {
// 将 firstWaiter 指向 first 节点后面的第一个，因为 first 节点马上要离开了
// 如果将 first 移除后，后面没有节点在等待了，那么需要将 lastWaiter 置为 null
if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)
lastWaiter = null;
// 因为 first 马上要被移到阻塞队列了，和条件队列的链接关系在这里断掉
first.nextWaiter = null;
//transferForSignal 移动节点到等待队列
//如果 first 转移不成功，那么选择 first 后面的第一个节点进行转移，依此类推
} while (!transferForSignal(first) &&
(first = firstWaiter) != null);
}
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doSignalAll 方法
//移动所有节点到等待队列
private void doSignalAll(Node first) {
lastWaiter = firstWaiter = null;
//while循环操作
do {
Node next = first.nextWaiter;
first.nextWaiter = null;
//transferForSignal 移动节点到等待队列
transferForSignal(first);
first = next;
} while (first != null);
}
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transferForSignal 方法
//移动指定节点到等待队列
final boolean transferForSignal(Node node) {
//把节点的waitStatus设置为0
//如果设置失败表示节点已经取消获取锁
if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))
return false;
//把指定节点添加到等待队列
//自旋添加到队尾,p是node节点的前驱节点
Node p = enq(node);
int ws = p.waitStatus;
// ws > 0 说明 node 在阻塞队列中的前驱节点取消了等待锁，直接唤醒 node 对应的线程。
// 如果 ws <= 0, 那么 compareAndSetWaitStatus 将会被调用
//节点入队后，需要把前驱节点的状态设为 Node.SIGNAL(-1)
if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
// 如果前驱节点取消或者 CAS 失败，会进到这里唤醒线程
LockSupport.unpark(node.thread);
//成功添加到等待队列，返回true
return true;
}
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checkInterruptWhileWaiting 方法
// 1. 如果在 signal 之前已经中断，返回 THROW_IE
// 2. 如果是 signal 之后中断，返回 REINTERRUPT
// 3. 没有发生中断，返回 0
private int checkInterruptWhileWaiting(Node node) {
return Thread.interrupted() ?
(transferAfterCancelledWait(node) ? THROW_IE : REINTERRUPT) :
0;
}
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transferAfterCancelledWait 方法
// 只有线程处于中断状态，才会调用此方法
final boolean transferAfterCancelledWait(Node node) {
//CAS设置waitStatus为0
if (compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0)) {
//加入等待队列
enq(node);
//成功返回true
return true;
}
//CAS失败，因为 signal 方法已经将 waitStatus 设置为了 0
// signal 方法会将节点转移到阻塞队列，但是可能还没完成，这边自旋等待其完成
//signal 调用之后，没完成转移之前，发生了中断
//即使发生了中断，还是会转移到等待队列
while (!isOnSyncQueue(node))
Thread.yield();
return false;
}
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reportInterruptAfterWait 方法
private void reportInterruptAfterWait(int interruptMode)
throws InterruptedException {
if (interruptMode == THROW_IE)//抛出异常
throw new InterruptedException();
else if (interruptMode == REINTERRUPT)//需要重新被中断
selfInterrupt();
}
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awaitUninterruptibly 方法
//不能中断的等待
public final void awaitUninterruptibly() {
//添加到条件队列中
Node node = addConditionWaiter();
//释放锁，并获取以前的state值
//这个savedState表示当前持有几把锁
int savedState = fullyRelease(node);
boolean interrupted = false;
//判断是否已经转移到阻塞队列
while (!isOnSyncQueue(node)) {
//如果不在阻塞队列中，挂起线程，等待被唤醒
LockSupport.park(this);
//判断线程是否被中断
if (Thread.interrupted())
interrupted = true;
}
//节点已经添加到阻塞队列，线程被唤醒
// 获取独占锁
if (acquireQueued(node, savedState) || interrupted)
selfInterrupt();
}
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acquireQueued 方法
//尝试获取锁，失败的话就中断等着前驱节点唤醒自己
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
//默认失败
boolean failed = true;
try {
boolean interrupted = false;
for (;;) {
//获取node的前驱结点
final Node p = node.predecessor();
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
//如果p为头节点 并且 获取锁成功
//把node设置为头节点
setHead(node);
//把前驱结点的后驱节点置为null
p.next = null; // help GC
//设置为成功标志
failed = false;
//返回interrupted标志
return interrupted;
}
//找到能够唤醒自己的前驱节点，然后中断在这等着唤醒
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
//如果node需要被挂起
//interrupted标志置为true
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
//如果失败，取消node获取锁的尝试
cancelAcquire(node);
}
}
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hasWaiters 方法
//判断条件队列中是否有节点等待锁
protected final boolean hasWaiters() {
//当前线程必须获取到独占锁的
if (!isHeldExclusively())
throw new IllegalMonitorStateException();
//for循环，只要有存在waitStatus为Node.CONDITION就表示有节点在等锁
for (Node w = firstWaiter; w != null; w = w.nextWaiter) {
if (w.waitStatus == Node.CONDITION)
return true;
}
return false;
}
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getWaitQueueLength 方法
//获取条件队列中等待锁的节点数
protected final int getWaitQueueLength() {
if (!isHeldExclusively())
throw new IllegalMonitorStateException();
int n = 0;
for (Node w = firstWaiter; w != null; w = w.nextWaiter) {
if (w.waitStatus == Node.CONDITION)
++n;
}
return n;
}
复制代码
getWaitingThreads 方法
//获取条件队列中等待锁的线程数，并以集合的方式返回
protected final Collection<Thread> getWaitingThreads() {
if (!isHeldExclusively())
throw new IllegalMonitorStateException();
ArrayList<Thread> list = new ArrayList<Thread>();
for (Node w = firstWaiter; w != null; w = w.nextWaiter) {
if (w.waitStatus == Node.CONDITION) {
Thread t = w.thread;
if (t != null)
list.add(t);
}
}
return list;
}
复制代码
正文到此结束
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