详解AQS中的condition源码原理

摘要：condition用于显式的等待通知，等待过程可以挂起并释放锁，唤醒后重新拿到锁。

本文分享自华为云社区《AQS中的condition源码原理详细分析》，作者：breakDawn。

condition的用法

condition用于显式的等待通知，等待过程可以挂起并释放锁，唤醒后重新拿到锁。

和直接用lock\unlock去做等待通知的区别在于，lock是不会释放锁的，但是利用的condition的await则可以，且唤醒后会自动重新拿回锁。

Lock lock = new ReentrantLock();

Condition condition = lock.newCondition();

public void conditionWait() throws InterruptedException {

 lock.lock();

 try {

 // if(xxxx)判断不满足条件，等待，释放锁

 condition.await();

 } finally {

 lock.unlock();

 }

}

public void conditionSignal() throws InterruptedException {

 lock.lock();

 try {

 // 做完事情了，通知condition上等待的开始抢占

 condition.signal();

 } finally {

 lock.unlock();

 }

}

也提供了一些支持中断、支持超时的等待方法

condition 和 object.wait/notify的区别

object的wait依赖sync，只能最多有一个等待队列。而通过newCondition可以制造多个等待队列
wait不支持中断，而condition支持
condition支持等待特定时间

condition原理分析

超大原理流程图

await()，简单来讲就是把当前线程放入condition的等待队列中，然后调用LockSupport.park拉起线程。如果被其他线程通过signal唤醒，则放入同步队列中竞争锁，竞争成功则返回，否则继续竞争。
signal方法，就是拿到condition的等待队列头节点，用cas修改节点状态，改成功则唤醒线程。但有可能被别人抢先，所以需要cas操作。

代码结构部分：

Lock提供了newCondition接口给外部锁调用

而newCondition()返回的Condition是一个接口

这个接口的实现类是ConditionObject，放在AQS抽象类的内部类中

原理实现部分

等待队列

每个condition都有一个属于自己的等待队列
每次调用condition.await，就插入到等待队列尾部
等待队列插入封装线程的节点时不需要在尾部CAS，因为必须先获取锁，才能调用await，因此不用CAS竞争
每个Lock只有一个同步队列（用于lock()时阻塞和竞争用），但是可能会有多个等待队列（用于condition的await）

等待过程

添加线程到condition的等待队列尾部
释放占用的锁，并唤醒同步队列的后继节点
此时肯定不在aqs的同步队列中了，用park方法进入阻塞状态
被唤醒，唤醒时可能是通过sign()被人放入了同步队列，也可能是被中断唤醒，因此要做checkInterruptWhileWaiting检查看是否继续，如果同意继续，就继续睡眠，直到进入同步队列
尝试acquireQueued竞争和抢占state同步状态
退出前，顺带用unlinkCancelledWaiters清理已经不是CONDITION状态的等待队列节点

public final void await() throws InterruptedException {

 if (Thread.interrupted())

 throw new InterruptedException();

 // 添加本线程到等待队列尾部

 Node node = addConditionWaiter();

 // 释放锁，唤醒同步队列中的后继节点

 int savedState = fullyRelease(node);

 int interruptMode = 0;

 // 如果已经在同步队列中了，说明被成功sign唤醒

 while (!isOnSyncQueue(node)) {

 // 阻塞挂起

 LockSupport.park(this);

 // 确认是否需要中断时就退出

 if ((interruptMode = checkInterruptWhileWaiting(node)) != 0)

 break;

 }

 // 在同步队列中，那就按同步队列的规则在队列中用CAS竞争同步状态

 if (acquireQueued(node, savedState) && interruptMode != THROW_IE)

 interruptMode = REINTERRUPT;

 // 清理已经不是CONDITION状态的等待队列节点

 if (node.nextWaiter != null)

 unlinkCancelledWaiters();

 if (interruptMode != 0)

 reportInterruptAfterWait(interruptMode);

}

唤醒过程signal()

1.检查调用signal时，是否当前线程获取了锁，不是则抛异常

if (!isHeldExclusively())

 throw new IllegalMonitorStateException();

2.获取condition队列中的第一个等待节点

Node first = firstWaiter;

if (first != null)

 doSignal(first);

3.用CAS清除CONDITION状态

if (!node.compareAndSetWaitStatus(Node.CONDITION, 0))

 return false;

4.调用AQS的enq(firstWaitNode)，将这个节点放入到同步队列的队尾（需要CAS支撑？因为可能是共享的，即使获取了锁也需要竞争)

Node p = enq(node);

5.移动入同步队列成功后（可能经历了几次CAS），再用unpark方法唤醒，那个线程就进入了上面代码中Park之后的部分了

int ws = p.waitStatus;

if (ws > 0 || !p.compareAndSetWaitStatus(ws, Node.SIGNAL))

 LockSupport.unpark(node.thread);

6.如果是signalAll方法，则等待队列中每个节点都执行一次signal方法，全部移入同步队列中并唤醒（唤醒后他们很可能还会因为抢不到资源而阻塞，但队列位置不同了，也无法再通过sign唤醒了）

do {

 Node next = first.nextWaiter;

 first.nextWaiter = null;

 transferForSignal(first);

    first = next;

} while (first != null);

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