听说你想学Java并发编程?先把这个学了(3)上

简介: 大家好,我是指北君。这是AQS系列的第三篇文章,也是最后一篇,如果没看过AQS系列前两篇的童鞋,建议先去公号中的"Java并发编程"专栏中把前两篇看完。这篇主要是讲AQS是如何解决线程同步通信问题的。

我们在第一篇中说到AQS使用的是管程模型,而管程模型是使用条件变量来解决同步通信问题的。条件变量会有两个方法,唤醒和等待。当条件满足时,我们会通过唤醒方法将条件队列中的线程放入第二篇所说的同步队列中;如果不满足条件,则会通过等待方法将线程阻塞放入条件队列中。而AQS中通过ConditionObject类实现了条件变量,所以接下来我们就具体看看ConditionObject类吧。


一  属性

我们先看下ConditionObject中的属性

1.png

开头说了,条件变量中会有一个条件队列,ConditionObject中的条件队列使用的是单向链表,firstWaiter和lastWaiter为头尾节点,节点也是使用AQS的内部类Node,但同步队列是个双向链表,条件队列是单向链表,所以条件队列使用的是Node类中的nextWaiter属性作为下一个节点的链接指针。


2.png

我们可以注意到nextWaiter是没用volatile修饰的,这是因为线程在调用await方法进入条件队列时,是已经拥有了锁的。还有一点需要注意是,条件队列里面的Node只会存在CANCELLED和CONDITION的状态,有别于同步队列。


二  唤醒方法


2.1   signalAll


此方法是唤醒所有条件队列中的节点,即将条件队列中的所有节点都移动到我们第二篇所说的同步队列中,然后再去竞争锁,具体源码如下:

3.png


上面我们说了,要调用唤醒和等待方法,都需要此线程获取锁,首先我们会通过子类复写的方法isHeldExclusively来看此时的线程是否已经获得了锁。如果获得了锁,我们会判断条件队列的头节点是否为null,为null则说明条件队列中没有阻塞的Node;如果不为null,则会通过doSignalAll方法来将条件队列中的所有Node移动到同步队列中


2.1.1  doSignalAll


doSignalAll方法主要功能就是遍历条件队列里面的节点Node,然后通过transferForSignal方法将Node移动到同步队列中,源码如下:


4.png

2.1.2  transferForSignal

transferForSignal主要功能就是将条件队列中的节点Node转移到同步队列中,源码如下:

5.png

首先通过CAS来将Node的状态置为0,如果失败,则说明此时Node状态是CANCELLED,则直接返回false;如果Node状态成功置为了0,我们就通过enq方法将此节点入队到同步队列中,enq方法已经在第二篇文章中讲过,这里就不再复述了。enq方法执行完成后,说明node已经成功进入同步队列了,然后其返回的是入队的前驱节点,如果前驱节点是CANCELLED状态,或者我们将前驱节点的状态变为SIGNAL失败,则我们就需要唤醒此节点去抢锁。这个如果你看了第二篇文章,你肯定是能够想到的


2.2  signal


看名字也能大概猜到,因为signalAll是将条件队列中所有的Node转移到同步队列中,所以signal肯定是转移单个Node。



6.png

我们可以对比上面的signalAll方法,其唯一不同点就是signalAll内部调用的是doSignalAll方法,而signal内部调用的是doSignal方法,我们接着来看doSignal:


7.png


我们可以看到方法里面是个do-While的循环,我们首先将firstWaiter指向first的后继节点并判断是否为null,如果为空,则说明条件队列中只有first这一个节点,所以我们将整个队列清空。然后我们再将first的的nextWaiter指向null断开连接,进入while条件语句中。while条件语句中,会先调transferForSignal来转移Node,如果返回为false,即转移失败,我们会判断此节点下一个节点是否为null,不为null则又进入循环。


三  等待方法


唤醒方法wait,就是将线程阻塞包装成节点放入条件队列中,等到其他线程唤醒(signal)或者自身中断后再重新去获取锁。所以其又可以大致分为两个阶段,线程阻塞前和阻塞后。


3.1 await—阻塞前


我们先来看下await的源码:

8.png


3.1.1  addConditionWaiter

9.png



addConditionWaiter的大致逻辑为:lastWaiter不是null且它的等待状态不是CONDITION,说明lastWaiter的状态是CANCELLED,所以我们会通过unlinkCancelledWaiters方法来移除条件队列中所有CANCELLED的节点。然后我们会将当前线程包装成一个节点,我们再会判断尾节点是否为null,为null说明条件队列为空,所以我们就将firstWaiter指向新的节点;如果不为null,就将尾节点的后继节点指向新节点,然后再重置lastWaiter。最后将新节点返回。


3.1.2  fullyRelease


此时入队成功后,我们就会调用fullyRelease方法来释放当前线程所持有的锁了,我们具体看下源码:10.png

其中释放锁成功调用的是release方法,这个方法在第二篇文章中详述过。如果释放锁成功,则将failed状态置为false,然后返回savedState状态,否则我们就会抛出异常。其中savedState是重入锁的数量,release方法会一起释放掉。

再看下finally,如果释放锁失败,我们此线程会抛异常终止,然后在finally将waitStatus置为CANCELLED,然后等待后面被移出条件队列。


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