深入浅出AQS源码：揭秘Condition的运作机制（二）

2023-10-11 10:46:49

前文回顾

在上一篇文章中，我们对AQS的加锁和解锁机制进行了详细的剖析，并结合ReentrantLock的实现，对AQS的运作原理有了初步的了解。我们知道，AQS是一个非常重要的Java并发编程框架，它提供了多种同步原语，包括锁、条件变量和同步队列等，可以帮助我们构建高性能、高可靠的并发程序。

深入Condition

Condition是AQS提供的一个重要同步原语，它允许线程在某个条件不满足时等待，直到条件满足后再继续执行。Condition的实现基于AQS的等待队列，它提供了await()和signal()等方法，用于线程等待和唤醒。

Condition的实现原理

Condition的实现原理与ReentrantLock非常相似，都是基于AQS的等待队列。Condition的等待队列是一个双向链表，每个节点代表一个等待的线程。当线程调用await()方法时，它会被添加到等待队列的尾部，并进入等待状态。当条件满足时，调用signal()方法可以唤醒等待队列中的一个或多个线程。

Condition的典型应用场景

Condition的典型应用场景包括：

生产者-消费者模式：在生产者-消费者模式中，生产者线程负责生产数据，消费者线程负责消费数据。Condition可以用来协调生产者和消费者的行为，确保数据不会被过度生产或过度消费。
等待/通知模式：在等待/通知模式中，一个线程等待另一个线程完成某个操作，然后继续执行。Condition可以用来实现这种等待/通知机制。
并发队列：Condition可以用来实现并发队列，允许多个线程同时访问队列，并保证数据的顺序性。

剖析Condition的源码

接下来，我们结合Condition的源码，对它的实现机制进行详细的剖析。

Condition的构造方法

Condition的构造方法如下：

public Condition(AbstractQueuedSynchronizer abstractQueuedSynchronizer) {
    this.conditionQueue = new ConditionQueue();
    this.abs = abstractQueuedSynchronizer;
}

Condition的构造方法接受一个AbstractQueuedSynchronizer对象作为参数，该对象是Condition所属的同步器。Condition使用该同步器来管理等待队列和唤醒线程。

Condition的await()方法

Condition的await()方法如下：

public final void await() throws InterruptedException {
    if (Thread.interrupted())
        throw new InterruptedException();
    NodeImpl node = addConditionWaiter();
    int savedState = fullyRelease(node);
    int interruptMode = 0;
    while (!node.signalOnly) {
        LockSupport.park(this);
        if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
            break;
    }
    if (node.signalOnly)
        reestablishState(node);
    else
        abs.acquireFromConditionWait(node);
    if (interruptMode != 0)
        abs.interruptThread();
}

Condition的await()方法用于让当前线程等待，直到条件满足。它首先检查当前线程是否被中断，如果是，则抛出InterruptedException异常。然后，它将当前线程添加到等待队列中，并释放锁。接下来，它进入一个循环，等待条件满足。在循环中，它首先调用LockSupport.park(this)方法，使当前线程进入等待状态。然后，它检查当前线程是否被中断，如果是，则记录中断状态。最后，它检查条件是否满足，如果是，则退出循环。

Condition的signal()方法

Condition的signal()方法如下：

public final void signal() {
    if (!isHeldExclusively())
        throw new IllegalMonitorStateException();
    NodeImpl node = head;
    if (node == null || !node.firstWaiter)
        return;
    do {
        node.signalOnly = true;
        LockSupport.unpark(node);
        node = node.nextWaiter;
    } while (node != null && node.firstWaiter);
}

Condition的signal()方法用于唤醒等待队列中的一个线程。它首先检查当前线程是否独占锁，如果不是，则抛出IllegalMonitorStateException异常。然后，它找到等待队列中的第一个节点，并将其标记为唤醒状态。接下来，它调用LockSupport.unpark(node)方法，唤醒该线程。最后，它继续检查等待队列中的下一个节点，并重复上述操作，直到所有等待的线程都被唤醒。