看看AQS阻塞隊列和條件隊列

　　上一篇簡單介紹了AQS，咱們大概知道AQS就是一個框架，把不少功能都給實現了（好比入隊規則，喚醒節點中的線程等），咱們若是要使用的話只須要實現其中的一些方法（好比tryAcquire等）就好了！此次主要說說AQS中阻塞隊列的的入隊規則還有條件變量；

 

一.AQS入隊規則

　　咱們仔細分析一下AQS是如何維護阻塞隊列的，在獨佔方式獲取資源的時候，是怎麼將競爭鎖失敗的線程丟到阻塞隊列中的呢？

　　咱們看看acquire方法，這裏首先會調用子類實現的tryAcquire方法嘗試修改state，修改失敗的話，說明線程競爭鎖失敗，因而會走到後面的這個條件；

　　這個addWaiter方法就是將當前線程封裝成一個Node.EXCLUSIVE類型的節點，而後丟到阻塞隊列中；

 

　　第一次尚未阻塞隊列的時候，會到enq方法裏面，咱們仔細看看enq方法

 

　　enq()方法中，咱們在第一次進入這個方法的時候，下面圖一所示，tail和head都指向null；

　　第一次循環，到首先會到圖二，而後判斷t所指向的節點是否是null，若是是的話，就用CAS更新節點，這個CAS咱們能夠看做：頭節點head爲null，咱們把head節點更新爲一個哨兵節點（哨兵節點就是new Node()），再將tail也指向head，就是圖三了

 

　　第二次for循環：走到上面的else語句，將新節點的前一個節點設置爲哨兵節點；

 

　　而後就是CAS更新節點，這裏CAS的意思：若是最後的節點tail指向的和t是同樣的，那麼就將tail指向node節點

 

　　最後再將t的下一個節點設置爲node，下圖所示，就ok了

 

二.AQS條件變量的使用

　　什麼是條件變量呢？咱們在開始介紹AQS的時候，還有一個內部類沒有說，就是ConditionObject，還記得前面說過的Unsafe中的park和unpark方法嗎？而這個ConditionObject就對這兩個方法進行了一次封裝，await()和signal()方法，可是更靈活，能夠建立多個條件變量，每一個條件變量維護一個條件隊列（就是一個單向鏈表，能夠看到Node這個內部類中個屬性是nextWaiter）；

　　注意：每個條件變量裏面都維護了一個條件隊列

　　舉個例子，以下所示；

package com.example.demo.study;

import java.util.concurrent.locks.Condition; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class Study0201 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { // 建立鎖對象 ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); // 建立條件變量 Condition condition = lock.newCondition(); // 如下建立兩個線程，裏面都會獲取鎖和釋放鎖 Thread thread1 = new Thread(() -> { lock.lock(); try { System.out.println("await begin"); // 注意，這裏調用條件變量的await方法，當前線程就會丟到condition條件變量中的條件隊列中阻塞  condition.await(); System.out.println("await end"); } catch (InterruptedException e) { // } finally { lock.unlock(); } }); Thread thread2 = new Thread(() -> { lock.lock(); try { System.out.println("signal begin"); // 喚醒被condition變量內部隊列中的某個線程  condition.signal(); System.out.println("signal end"); } finally { lock.unlock(); } }); thread1.start(); Thread.sleep(500); thread2.start(); } }

 

　　還能夠建立多個條件變量，以下所示，每個條件變量都維護了一個條件隊列：

package com.example.demo.study;

import java.util.concurrent.locks.Condition; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class Study0201 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { // 建立鎖對象 ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); // 建立條件變量1 Condition condition1 = lock.newCondition(); //條件變量2 Condition condition2 = lock.newCondition(); // 如下建立兩個線程，裏面都會獲取鎖和釋放鎖 Thread thread1 = new Thread(() -> { lock.lock(); try { System.out.println("await begin");//1  condition1.await(); System.out.println("await end");//5  System.out.println("condition2---signal---start");//6  condition2.signal(); System.out.println("condition2---signal---endend");//7 } catch (InterruptedException e) { // } finally { lock.unlock(); } }); Thread thread2 = new Thread(() -> { lock.lock(); try { System.out.println("signal begin");//2  condition1.signal(); System.out.println("signal end");//3  System.out.println("condition2---await---start");//4  condition2.await(); System.out.println("condition2---await---end");//8 } catch (InterruptedException e) { // } finally { lock.unlock(); } }); thread1.start(); Thread.sleep(500); thread2.start(); } }

 

 三.走進條件變量

　　咱們看看上面的獲取條件變量的方式Condition condition1 = lock.newCondition()，咱們打開newCondition方法，最後就是建立一個ConditionObject實例；這個類是AQS的內部類，經過這個類能夠訪問AQS內部的屬性和方法；

　　注意：在調用await方法和signal方法以前，必需要先獲取鎖

 

　　而後咱們再看看條件變量的await方法，下圖所示，咱們能夠進入到addConditionWaiter()方法內部看看：

public final void await() throws InterruptedException {
    if (Thread.interrupted()) throw new InterruptedException(); //新建一個Node.CONDITION節點放到條件隊列最後面 Node node = addConditionWaiter(); //釋放當前線程獲取的鎖 int savedState = fullyRelease(node); int interruptMode = 0; //調用park()方法阻塞掛起當前線程 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 cancelled  unlinkCancelledWaiters(); if (interruptMode != 0) reportInterruptAfterWait(interruptMode); }

 

private Node addConditionWaiter() {
    Node t = lastWaiter; //第一次進來，這個lastWaiter是null，即t = null,不會進入到這個if語句 if (t != null && t.waitStatus != Node.CONDITION) { unlinkCancelledWaiters(); t = lastWaiter; } //建立一個Node.CONDITION類型的節點，而後下面這個if中就是將第一個節點firstWaiter和最後一個節點都指向這個新建立的節點 Node node = new Node(Thread.currentThread(), Node.CONDITION); if (t == null) firstWaiter = node; else t.nextWaiter = node; lastWaiter = node; return node; }

 

　　順便在看看signal方法：

public final void signal() {
    if (!isHeldExclusively()) throw new IllegalMonitorStateException(); //條件隊列移除第一個節點，而後把這個節點丟到阻塞隊列中，而後激活這個線程 Node first = firstWaiter; if (first != null) doSignal(first); }

  

　　咱們想想在AQS中阻塞隊列和條件隊列有什麼關係啊？

　　1.當多個線程調用lock.lock()方法的時候，只有一個線程獲取到可鎖，其餘的線程都會被轉爲Node節點丟到AQS的阻塞隊列中，並作CAS自旋獲取鎖；

　　2.當獲取到鎖的線程對應的條件變量的await()方法被調用的時候，該線程就會釋放鎖，並把當前線程轉爲Node節點放到條件變量對應的條件隊列中；

　　3.這個時候AQS的阻塞隊列中又會有一個節點中的線程能獲得鎖了，若是這個線程又恰巧調用了對應條件變量的await()方法時，又會重複2的步驟，而後阻塞隊列中又會有一個節點中的線程得到鎖

　　4.而後，又有一個線程調用了條件變量的signal()或者signalAll()方法，就會把條件隊列中一個或者全部的節點都移動到AQS阻塞隊列中，而後調用unpark方法進行受權，就等着得到鎖了；

　　一個鎖對應一個阻塞隊列，可是對應多個條件變量，每個條件變量對應一個條件隊列；其中，這兩種隊列中存放的都是Node節點，Node節點中封裝了線程及其狀態，下圖所示：