一、簡(jiǎn)介
? ? ? ?JUC中的ReentrantLock給我們提供了方便的加鎖解鎖操作，但是我們有時(shí)候會(huì)需要有條件的對(duì)線程進(jìn)行掛起和喚醒，此時(shí)另一個(gè)工具就排上了用場(chǎng)。下面是Condition變量的常用用法。
public static void main(String[] args) {
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
Condition condition = lock.newCondition();
Thread thread1 = new Thread(() -> {
try {
lock.lock();
System.out.println("我要等一個(gè)新信號(hào)");
condition.await();
}
catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("拿到一個(gè)信號(hào)??！");
lock.unlock();
}, "waitThread");
Thread thread2 = new Thread(() -> {
lock.lock();
System.out.println("我拿到鎖了");
try {
Thread.sleep(3000);
}
catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
condition.signal();
System.out.println("我發(fā)了一個(gè)信號(hào)！！");
lock.unlock();
}, "signalThread");
thread1.start();
thread2.start();
}
運(yùn)行完之后的結(jié)果：
我要等一個(gè)新信號(hào)
我拿到鎖了
我發(fā)了一個(gè)信號(hào)??！
拿到一個(gè)信號(hào)！！
? ? ? ?線程1獲取到鎖之后調(diào)用Condition的await()方法，該方法會(huì)釋放鎖，并將當(dāng)前線程掛起。隨后線程2會(huì)拿到鎖，并執(zhí)行signal()方法，該方法會(huì)喚起線程1，并釋放鎖，然后線程1拿到鎖，執(zhí)行后續(xù)的流程。
? ? ? ?所以說(shuō)Condition是一個(gè)多線程間協(xié)調(diào)通信的工具，使得某個(gè)，或者某些線程一起等待某個(gè)條件（Condition），只有當(dāng)該條件具備( signal 或者 signalAll方法被調(diào)用)時(shí) ，這些等待線程才會(huì)被喚醒，從而重新爭(zhēng)奪鎖。
? ? ? ?那么，這些邏輯具體是怎么實(shí)現(xiàn)的呢？
? ? ? ?首先，必須要明確，在線程調(diào)用await()或者signal()/signalAll()方法時(shí)，必須首先獲取鎖，否則會(huì)出現(xiàn)java.lang.IllegalMonitorStateException異常。其次，Condition（其實(shí)是ConditionObject，Condition接口的實(shí)現(xiàn)）維護(hù)了一個(gè)所有等待Condition條件變量的線程的隊(duì)列，每個(gè)線程構(gòu)成一個(gè)Node結(jié)點(diǎn)，也就是AQS中的Node結(jié)點(diǎn)：
/** First node of condition queue. */
private transient Node firstWaiter;
/** Last node of condition queue. */
private transient Node lastWaiter;
二、await()
? ? ? ?以Condition condition = lock.newCondition();為例，newCondition()會(huì)調(diào)用Sync的newCondition()方法：
public Condition newCondition() {
return sync.newCondition();
}
Sync的newCondition()方法：
final ConditionObject newCondition() {
return new ConditionObject();
}
//ConditionObject是AQS中的內(nèi)部類，實(shí)例屬性只有上面的firstWaiter和lastWaiter
public ConditionObject() { }
? ? ? ?對(duì)于await()方法，可以拋出中斷異常，
public final void await() throws InterruptedException {
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
//將當(dāng)前線程封裝成Node結(jié)點(diǎn)，添加到Condition的等待隊(duì)列中
Node node = addConditionWaiter();
int savedState = fullyRelease(node); //釋放所占的鎖，因?yàn)樵谡{(diào)用await()方法時(shí)，是占有鎖的
int interruptMode = 0;
//釋放了鎖之后，判斷當(dāng)前線程的node結(jié)點(diǎn)是不是在syncQueue中，
//什么是syncQueue呢？就是獲取鎖不成功而被掛起的線程所在的那個(gè)隊(duì)列
//如果不在syncQueue中，說(shuō)明當(dāng)前線程還不具備獲取鎖的資格，就將當(dāng)前線程掛起，直到被添加到阻塞隊(duì)列中，
while (!isOnSyncQueue(node)) {
LockSupport.park(this); //線程被掛起，等待被signal喚醒，此時(shí)可以直接跳到下面的signal方法解析
//掛起的過(guò)程中，如果被中斷了，線程被喚醒，跳出while循環(huán)
//如果沒(méi)被中斷，則此時(shí)node已經(jīng)在阻塞隊(duì)列中了，也會(huì)跳出循環(huán)
if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)
break;
}
//此時(shí)線程已經(jīng)被喚醒，node結(jié)點(diǎn)已經(jīng)被添加到阻塞隊(duì)列中準(zhǔn)備獲取鎖，被誰(shuí)添加到阻塞隊(duì)列了呢，是signal
//acquireQueued嘗試獲取鎖，被中斷返回true，否則返回false
if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)
interruptMode = REINTERRUPT;
if (node.nextWaiter != null) // clean up if cancelled
unlinkCancelledWaiters();
if (interruptMode != 0)
reportInterruptAfterWait(interruptMode);
}
? ? ? ?其他版本的await()方法和這個(gè)類似，讀者可以自行嘗試分析。
三.signal()
//ConditionObject
public final void signal() {
//如果在沒(méi)有獲取鎖的情況下調(diào)用signal，會(huì)拋出IllegalMonitorStateException異常
if (!isHeldExclusively())
throw new IllegalMonitorStateException();
Node first = firstWaiter; //拿到隊(duì)列中的第一個(gè)node，此隊(duì)列是Condition隊(duì)列
if (first != null)
doSignal(first);
}
private void doSignal(Node first) {
do {
if ( (firstWaiter = first.nextWaiter) == null)
lastWaiter = null;
first.nextWaiter = null; //將第一個(gè)隊(duì)列移出隊(duì)列
} while (!transferForSignal(first) &&
(first = firstWaiter) != null);
}
//該方法是將結(jié)點(diǎn)移到阻塞隊(duì)列中，使得當(dāng)前node節(jié)點(diǎn)的線程可以有資格獲取鎖
final boolean transferForSignal(Node node) {
/*
* If cannot change waitStatus, the node has been cancelled.
*/
//在加入阻塞隊(duì)列之前，將node的waitStatus設(shè)置為0，如果失敗，說(shuō)明該節(jié)點(diǎn)已經(jīng)被取消，
//返回false，此時(shí)上面的doSignal方法會(huì)繼續(xù)遍歷Condition隊(duì)列，
//找到第一個(gè)還在等待Condition變量的結(jié)點(diǎn)
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).
*/
//將結(jié)點(diǎn)加入到阻塞隊(duì)列，返回的p結(jié)點(diǎn)是node的前置節(jié)點(diǎn)
Node p = enq(node);
int ws = p.waitStatus;
//如果前一個(gè)節(jié)點(diǎn)已經(jīng)被取消等待(ws>0)，或者修改waitStatus失敗，則直接喚醒。
//正常情況 ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL)這個(gè)判斷
//是不會(huì)為true的，所以，不會(huì)在這個(gè)時(shí)候喚醒該線程。
if (ws > 0 || !compareAndSetWaitStatus(p, ws, Node.SIGNAL))
LockSupport.unpark(node.thread);
return true; //成功轉(zhuǎn)移到阻塞隊(duì)列，返回true
}
? ? ? ?那么什么時(shí)候才會(huì)喚醒呢？當(dāng)前線程調(diào)用完 signal()之后，執(zhí)行lock.unlock()方法之后，釋放鎖的時(shí)候，會(huì)喚醒其他線程，這個(gè)就是unlock()的邏輯了。
? ? ? ?signalAll()方法的邏輯與signal()類似，讀者可以自己分析一遍。
四.總結(jié)
? ? ? ?現(xiàn)在我們?cè)賮?lái)理一遍：
? ? ? ?一個(gè)線程Alock.lock()獲取鎖成功之后，調(diào)用condition.await()方法，該方法會(huì)首先將線程封裝成node加入Condition隊(duì)列，然后釋放鎖，將線程移出阻塞隊(duì)列，然后掛起；另一個(gè)線程B因?yàn)橹熬€程釋放鎖，獲取鎖成功，調(diào)用signal()方法，將Condition隊(duì)列的第一個(gè)node轉(zhuǎn)移到阻塞隊(duì)列，這個(gè)時(shí)候還沒(méi)完，執(zhí)行完signal之后會(huì)釋放鎖，此時(shí)會(huì)喚醒后面的線程，此時(shí)線程A有機(jī)會(huì)競(jìng)爭(zhēng)到鎖。
