Condition 實現原理

說 Codition 前，需要說下 ConditioObject。 ConditionObject 是同步器 AbstractQueuedSynchronzied 的內部類，因為 Condition 的操作需要關聯的鎖。 ArrayBlockingQueue 就是 Condition 的具體應用。 Object 中其實 也有 wait ,notify ,notifyAll 等操作， Condition 相當于將 wait ,notify ,notifyAll 轉換成想要的對象，將比較難懂的同步操作變成直觀可控的對象行為。

應用場景 ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue 的構造函數。

/** Main lock guarding all access */ final ReentrantLock lock;/** Condition for waiting takes */ private final Condition notEmpty;/** Condition for waiting puts */ private final Condition notFull; public ArrayBlockingQueue(int capacity, boolean fair) {if (capacity <= 0)throw new IllegalArgumentException();this.items = new Object[capacity];lock = new ReentrantLock(fair);notEmpty = lock.newCondition();notFull = lock.newCondition(); }

通過構造函數，可以看到 Condition 的創建時需要關聯鎖的。

從隊列中去取出（take）數據 。

public E take() throws InterruptedException {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lockInterruptibly();try {while (count == 0)notEmpty.await();return dequeue();} finally {lock.unlock();}}

往隊列中加入數據 enqueue

private void enqueue(E x) {// assert lock.getHoldCount() == 1;// assert items[putIndex] == null;final Object[] items = this.items;items[putIndex] = x;if (++putIndex == items.length)putIndex = 0;count++;notEmpty.signal();}

可以看主要用了 await signal 等方法。具體代表什么含義？

Condition 實現主要包含三個部分：等待隊列、等待、通知。

如果了解 AQS 原理可以知道， AQS 中有個同步隊列的概念。

等待隊列

等待隊列和同步隊列類似，都是一個 FIFO 隊列。隊列上每個節點包含一個線程引用，該線程就是 Condition 對象上的等待線程。等待隊列結構如下：

Condition 等待隊列，也是包含首節點(firstWaiter)，和尾節點（tailWaiter)，如果一個線程調用了 Condition.await() 方法。那么該線程將會釋放鎖，并以當前線程構造節點加入等待隊列并進入等待狀態。

Object 監視器模型

Object 監視器模型 包含了一個同步多路和多個等待隊列，結構如下所示：

等待

當調用 Condition 的 await() 方法（或者以 await開頭的方法），會使得當前線程進入等待隊列，并且釋放鎖，同時線程的狀態變為等待狀態。

public final void await() throws InterruptedException {if (Thread.interrupted())throw new InterruptedException();// 當前線程加入等待隊列 Node node = addConditionWaiter();// 釋放同步狀態，也就是釋放鎖int savedState = fullyRelease(node);int interruptMode = 0;// node 不在節點中會一直 park 阻塞下去。達到等待的效果。while (!isOnSyncQueue(node)) {LockSupport.park(this);if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)break;}if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)interruptMode = REINTERRUPT;if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelledunlinkCancelledWaiters();if (interruptMode != 0)reportInterruptAfterWait(interruptMode);}

調用該方法的線程成功獲得了鎖的線程，也就是同步隊列的首節點，該方法將會將該線程構造成節點并加入等待隊列中，然后釋放同步狀態，喚醒同步隊列中的后續節點，然后當前節點會進入等待狀態。要注意的是，如果等地隊列中的節點被喚醒，喚醒節點的線程開始嘗試獲取同步狀態。但是如果不是通過 Condition.signal 進行喚醒的，而是對等待線程進行中斷，那么會拋出 InterruptedException。

調用 Condition signal 方法后，當前線程會加入到等待隊列，如下圖所示：

通知

調用 Condition.signal() 方法，將會喚醒等待隊列中等待時間最長的節點（首節點），在喚醒節點之前，會將節點移動到同步隊列中。

public final void signal() {if (!isHeldExclusively())throw new IllegalMonitorStateException();Node first = firstWaiter;if (first != null)doSignal(first);} final boolean transferForSignal(Node node) {/** If cannot change waitStatus, the node has been cancelled.*/if (!compareAndSetWaitStatus(node, Node.CONDITION, 0))return false;/** Splice onto queue and try to set waitStatus of predecessor to* indicate that thread is (probably) waiting. If cancelled or* attempt to set waitStatus fails, wake up to resync (in which* case the waitStatus can be transiently and harmlessly wrong).*/Node p = enq(node);int ws = p.waitStatus;if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))LockSupport.unpark(node.thread);return true;}

需要注意的是，調用該方法的前置條件是當前線程必須獲得了鎖，可以看到 Signal() 方法進行了 isHeldExclusively 檢查，判斷是否獲得了鎖，接著獲取等待隊列的首節點，將其移動到同步隊列并使用 LockSupport 喚醒節點中的線程。

節點從等待隊列，移動到同步隊列的操作過程如下：

通過調用同步器的 enq(Node node) 方法，等待隊列中的頭節點線程安全地移動到同步隊列中，當節點移動到同步隊列后，當前線程再使用 LockSupport 喚醒該節點的線程。

被喚醒的線程，將從 await() 方法中的 while 循環中退出。從 await 方法看

// 當前節點已經在同步隊列了，不會在循環下去了while (!isOnSyncQueue(node)) {LockSupport.park(this);if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)break;}

隨后調用同步器的 acquireQueued() 方法加入到同步隊列的競爭中。

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {boolean failed = true;try {boolean interrupted = false;for (;;) {final Node p = node.predecessor();if (p == head && tryAcquire(arg)) {setHead(node);p.next = null; // help GCfailed = false;return interrupted;}if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&parkAndCheckInterrupt())interrupted = true;}} finally {if (failed)cancelAcquire(node);}}

成功獲取同步狀態（獲得鎖）之后，被喚醒的線程，景從先前調用的 await 方法返回。此時線程已經成功獲得了鎖。

總結

本文剖析了一下 Condition 的實現原理，等待隊列，等待，通知的實現原理。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的实现原理_Condition 实现原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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