《java.util.concurrent 包源码阅读》28 Phaser 第二部分
这一部分来分析Phaser关于线程等待的实现。所谓线程等待Phaser的当前phase结束并转到下一个phase的过程。Phaser提供了三个方法：
// 不可中断，没有超时的版本 public int awaitAdvance(int phase); // 可以中断，没有超时的版本 public int awaitAdvanceInterruptibly(int phase); // 可以中断，带有超时的版本 public int awaitAdvanceInterruptibly(int phase, long timeout, TimeUnit unit);
这三个版本的方法的实现大体类似，区别在于第二个版本多了中断异常，第三个版本多了中断异常和超时异常。
public int awaitAdvance(int phase) { // 获取当前state final Phaser root = this.root; long s = (root == this) ? state : reconcileState(); int p = (int)(s >>> PHASE_SHIFT); // 检查给定的phase是否和当前的phase一直 if (phase < 0) return phase; if (p == phase) return root.internalAwaitAdvance(phase, null); return p; } // 多了一个对于中断的检查然后抛出中断异常 public int awaitAdvanceInterruptibly(int phase) throws InterruptedException { final Phaser root = this.root; long s = (root == this) ? state : reconcileState(); int p = (int)(s >>> PHASE_SHIFT); if (phase < 0) return phase; if (p == phase) { // 使用QNode实现中断和超时，这里不带超时 QNode node = new QNode(this, phase, true, false, 0L); p = root.internalAwaitAdvance(phase, node); // 对于中断的情况，抛出中断异常 if (node.wasInterrupted) throw new InterruptedException(); } return p; } // 多了中断异常和超时异常 public int awaitAdvanceInterruptibly(int phase, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, TimeoutException { long nanos = unit.toNanos(timeout); final Phaser root = this.root; long s = (root == this) ? state : reconcileState(); int p = (int)(s >>> PHASE_SHIFT); if (phase < 0) return phase; if (p == phase) { QNode node = new QNode(this, phase, true, true, nanos); p = root.internalAwaitAdvance(phase, node); // 中断异常 if (node.wasInterrupted) throw new InterruptedException(); // 没有进入下一个phase，抛出超时异常 else if (p == phase) throw new TimeoutException(); } return p; }
上述三个方法都是调用了internalAwaitAdvance方法来实现等待，因此来看internalAwaitAdvance方法：
private int internalAwaitAdvance(int phase, QNode node) { // 释放上一个phase的资源 releaseWaiters(phase-1); // node是否被加入到队列中 boolean queued = false; // 记录前一个Unarrived，用来增加spin值 int lastUnarrived = 0; int spins = SPINS_PER_ARRIVAL; long s; int p; // 循环操作直到phase值发生了变化 while ((p = (int)((s = state) >>> PHASE_SHIFT)) == phase) { // 不可中断的模式，使用自旋等待 if (node == null) { int unarrived = (int)s & UNARRIVED_MASK; if (unarrived != lastUnarrived && (lastUnarrived = unarrived) < NCPU) spins += SPINS_PER_ARRIVAL; boolean interrupted = Thread.interrupted(); // 发生了中断时，使用一个node来记录这个中断 if (interrupted || --spins < 0) { node = new QNode(this, phase, false, false, 0L); node.wasInterrupted = interrupted; } } // 当前线程的node可以结束等待了，后面会分析isReleasible方法 else if (node.isReleasable()) break; // 把node加入到队列中 else if (!queued) { // 根据phase值不同，使用不同的队列 AtomicReference<QNode> head = (phase & 1) == 0 ? evenQ : oddQ; QNode q = node.next = head.get(); // 检查队列的phase是否和要求的phase一致并且Phaser的phase没有发生变化 // 符合这两个条件才把node添加到队列中去 if ((q == null || q.phase == phase) && (int)(state >>> PHASE_SHIFT) == phase) queued = head.compareAndSet(q, node); } // node加入队列后直接等待 else { try {
// 对于普通线程来说，这个方法作用就是循环直到isReleasable返回true
// 或者block方法返回true ForkJoinPool.managedBlock(node); } catch (InterruptedException ie) { node.wasInterrupted = true; } } } // 对于进入队列的node，重置一些属性 if (node != null) { // 释放thread，不要再使用unpark if (node.thread != null) node.thread = null; // 对于不可中断模式下发生的中断，清除中断状态 if (node.wasInterrupted && !node.interruptible) Thread.currentThread().interrupt(); // phase依旧没有变化表明同步过程被终止了 if (p == phase && (p = (int)(state >>> PHASE_SHIFT)) == phase) return abortWait(phase); } // 通知所有的等待线程 releaseWaiters(phase); return p; }
下面来看QNode，它实现了ManagedBlocker接口（见ForkJoinPool），ManagedBlocker包含两个方法：isReleasable和block。
isReleasable表示等待可以结束了，下面是QNode实现的isReleasable：
public boolean isReleasable() { // 没了等待线程，通常会在外部使用"node.thread = null"来释放等待线程，这时可以结束等待 if (thread == null) return true; // phase发生变化，可以结束等待 if (phaser.getPhase() != phase) { thread = null; return true; } // 可中断的情况下发生线程中断，可以结束等待 if (Thread.interrupted()) wasInterrupted = true; if (wasInterrupted && interruptible) { thread = null; return true; } // 设置超时的情况下，发生超时，可以结束等待 if (timed) { if (nanos > 0L) { long now = System.nanoTime(); nanos -= now - lastTime; lastTime = now; } if (nanos <= 0L) { thread = null; return true; } } return false; }
最后来看QNode实现的block方法，核心思想是用LockSupport来实现线程等待：
public boolean block() { if (isReleasable()) return true; // 没有设置超时的情况 else if (!timed) LockSupport.park(this); // 设置超时的情况 else if (nanos > 0) LockSupport.parkNanos(this, nanos); return isReleasable(); }
最后来看releaseWaiters方法，看看怎么释放node队列：
private void releaseWaiters(int phase) { QNode q; Thread t; AtomicReference<QNode> head = (phase & 1) == 0 ? evenQ : oddQ; // 如果phase已经发生了变化，才能释放 while ((q = head.get()) != null && q.phase != (int)(root.state >>> PHASE_SHIFT)) { // 释放节点并转到下一个节点 if (head.compareAndSet(q, q.next) && (t = q.thread) != null) { // 释放线程 q.thread = null; // 通知线程结束等待 LockSupport.unpark(t); } } }
到这里就把Phaser分析完了。
