线程方法notify/notifyAll源码分析

众所周知，使用notify/notifyAll方法能唤醒wait等待的线程，那么在底层源码究竟做了些什么呢？

本章内容要解决的问题

问题1：notify/nofityAll真的唤醒了线程吗？

问题2：notify/nofityAll底层逻辑是怎样的？

(图1-1)

带着这两个问题来具体探究一下：

在(图1-1)中，java中的notify/nofityAll方法对应c++源码jvm.cpp中的JVM_MonitorNotify和JVM_MonitorNotifyAll方法。

1.首先，进入jvm.cpp文件，查看JVM_MonitorNotify方法。

在 JVM_MonitorNotify方法中，调用了返回值为ObjectSynchronizer的notify方法(图1-2)；

 

(图1-2)

2.再次进入方法，可以看到最终又调用了一个notify方法，继续跟进

 (图1-3)

 好了，在这里是真正的核心逻辑了  (图1-4)：

首先有一个policy策略(默认为2)，接着DequeueWaiter，从WaitSet取出ObjectWaiter节点(waitSet等待队列是一个双向循环链表，调用object.wait，会把线程包装为一个ObjectWaiter节点，然后方入这个链表中)

 

  (图1-4)

 来看看DequeueWaiter的逻辑(从双向链表中取出节点)(图1-5)

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(图1-5)

重点来了...(图1-6/1-7)

根据policy策略挪动ObjectWaiter节点

根据源码可以看到，

Policy策略：

Policy=0：将ObjectWaiter放入到enteylist队列的排头位置

Policy=1：放入到entrylist队列末尾位置

Policy=2：判断entrylist是否为空，为空就放入到entrylist中，否则放入到cxq队列的排头位置(默认)

Policy=3：判断cxq是否为空，如果为空，直接放入头部，否则放入cxq队列末尾位置

其余情况：直接唤醒线程(unpark) 但这几乎是不可能的，因为jdk默认策略为2 且jvm参数不可修改(除非直接更改源码打包)

(图1-6)

 

(图1-7)

至此，notify方法结束。

也就是说没有任何有关唤醒的操作。那么第一个问题答案出来了：notify/nofityAll真的唤醒了线程吗？答案是并没有。

那么什么时候唤醒线程呢？稍作回答。

先来看看notifyAll方法源码吧：

1.notifyAll调用了返回值为ObjectSynchronizer的notifyall方法(图1-2)；

 进入看看，也是跟着调用notifyall方法，继续进入

好了，核心来了... (图1-8)

可以看到notifyall源码，和notify源码几乎是一样的，唯一就是多了个for死循环；

也就是说，notifyall方法其实是循环去执行notify逻辑(从waitset链表中取出节点，然后根据策略挪动节点，直至全部取出)，仅此而已

 

 (图1-8)

至此，notifyall方法结束。

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看完了notify/notifyall源码逻辑，其实并没有任何唤醒操作，有的仅仅是挪动节点而已；回到中间提出的问题，那么什么时候唤醒线程呢？

其实是在synchronized代码块退出后，释放锁时根据QMode策略进行唤醒的(图1-9、1-10、1-11)

也就是说在monitorexit方法中的exit方法里(部分代码)：

(图1-9)

 

(图1-10)

 

 (图1-11)

 根据不同的QMode策略挪动线程并唤醒线程

再来看看具体的挪动唤醒策略：

根据QMode策略唤醒：

QMode=2，取cxq头部节点直接唤醒

QMode=3，如果cxq非空，把cxq队列放置到entrylist的尾部（顺序跟cxq一致）

QMode=4，如果cxq非空，把cxq队列放置到entrylist的头部（顺序跟cxq相反）

QMode=0，啥都不做，继续往下走（QMode默认是0）默认是0

Qmode=0的判断逻辑就是先判断entrylist是否为空，如果不为空，则取出第一个唤醒，如

果为空再从cxq里面获取第一个唤醒

最后看看唤醒的方法ExitEpilog：

总结：

线程的notify/nofityAll方法在jvm源码中并没有唤醒线程，而是从waitSet链表取出一个节点进行挪动(根据policy策略，默认为2，判断entrylist是否为空，为空就放入到entrylist中，否则放入到cxq队列的排头位置)，等到真正出了synchronized代码块时，根据QMode策略(默认为0，啥也不做，向下继续执行；entrylist是否为空，不为空取出一个唤醒；为空，从cxq集合取出一个唤醒)​挪动节点然后唤醒。

最后，附上整体示意图：

 notify与policy挪动策略图

         QMode策略唤醒示意图

最后的问题？

1. waitSet、entryList、cxq是什么？有什么作用？三大队列？

简单解释一下：

多线程的各个方法包括synchronized的实现，与三大队列息息相关。

waitSet是线程等待集合，是一个双向循环链表，调用wait方法的线程将会在里面。

entrylist是线程争抢失败的集合，是一个双向链表。

cxq多线程竞争锁是进入的集合，是一个栈结构。

线程节点在多线程环境下操作时，在三个集合中不断地转换，但同一时间只能在某一个集合中，不能多个集合同时存在。

2.线程的其他方法？

这些问题将在后续文章中解答...感谢各位的阅读。