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Java多线程进阶（八）—— J.U.C之locks框架：AQS的Conditon等待(3)

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 2023-08-15  阅读(6)
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原文作者：Ressmix 原文地址：https://www.tpvlog.com/article/18

一、本章概述

本章将继续以ReentrantLock的调用为例，说明AbstractQueuedSynchronizer提供的Conditon等待功能。关于Conditon接口的介绍，可以参见：Java多线程进阶（二）—— juc-locks锁框架：接口。

二、Condition接口的实现

J.U.C包提供了Conditon接口，用以对原生的Object.wait()、Object.notify()进行增强。

Condition接口的实现类其实是在AQS中——ConditionObject，ReentrantLock的newConditon方法其实是创建了一个AbstractQueuedSynchronizer.ConditionObject对象：

202308152157101691.png

ConditionObject作为AQS的内部类，复用了AQS的结点Node，维护一个条件队列，队列初始时的结构如下：

202308152157107182.png

202308152157112833.png

示例

假设现在有3个线程：ThreadA、ThreadB、ThreadC，一个Conditon实现对象。
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
Conditon con = lock.newConditon();

线程将以以下的时序调用：

    //ThreadA先调用lock方法获取到锁，然后调用con.await()
    
    //ThreadB获取锁，调用con.signal()唤醒ThreadA
    
    //ThreadB释放锁

1. ThreadA获取到锁后，首先调用 await 方法

202308152157118354.png

上述方法，先对线程中断做一次预判断，然后将线程包装成结点插入【条件队列】，插入完成后，条件队列的结构如下：

202308152157125175.png

我们知道，await()方法会释放当前线程持有的锁，这个过程其实就是 fullyRelease 方法的作用：

202308152157130366.png

然后，判断当前结点是不是在【等待队列】中，不在的话就会阻塞线程。
最终线程A释放了锁，并进入阻塞状态。

2. ThreadB获取到锁后，首先调用 signal 方法

由于Condition的signal方法要求线程必须获得与此Condition对象相关联的锁，所以这里有个中断判断：

202308152157144967.png

然后，会调用 doSignal 方法，删除条件队列中的队首 CONDITION 类型结点：

202308152157152518.png

删除完成后， transferForSignal 方法会将 CONDITON 结点转换为初始结点，并插入【等待队列】：

202308152157161799.png

此时，【条件队列】已经空了：

2023081521571717510.png

而ThreadA被包装成新结点后，插入【等待队列】：

2023081521571783211.png

3. ThreadB释放锁

终于ThreadB释放了锁，释放成功后，会调用 unparkSuccessor 方法（参加AQS独占功能的讲解），唤醒队列中的首结点：

2023081521571887812.png

最终等待队列结构如下：

2023081521572414113.png

4. ThreadA从唤醒处继续执行

ThreadA被唤醒后，从await方法的阻塞处开始继续往下执行：

2023081521572567014.png

之后会调用 acquireQueued 方法再次尝试获取锁，获取成功后，最终等待队列状态如下：

2023081521572753415.png

三、总结

本章以ReentrantLock的公平锁为例，分析了AbstractQueuedSynchronizer的Condition功能。
通过分析，可以看到，当线程在指定Condition对象上等待的时候，其实就是将线程包装成结点，加入了条件队列，然后阻塞。当线程被通知唤醒时，则是将条件队列中的结点转换成等待队列中的结点，之后的处理就和独占功能完全一样。

除此之外，Condition还支持限时等待、非中断等待等功能，分析思路是一样的，读者可以自己去阅读AQS的源码，通过使用示例，加入调试断点一步步看内部的调用流程，主干理顺了之后，再看其它分支，其实是异曲同工的。

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文章标签： Java 并发