1.阿里面试官：你了解过延迟队列DelayQueue的底层实现原理吗？
2.深入理解条件变量Condition
3.17.AQS中的Condition是什么？
4.从HotSpot源码，深度解读 park 和 unpark
5.wait（linux kernel 等待队列）
6.[源码解读] 深入理解pthread_cond_broadcast在调用之前需要加锁吗？

阿里面试官：你了解过延迟队列DelayQueue的底层实现原理吗？

       欢迎加入《深入探索Java源码系列》学习，这里我们将一起剖析Java核心组件的底层实现，包括集合、线程、并发与队列等领域，花开驱动读写源码为面试做好充分准备。

       这是系列的第部分，我们将一起研究Java中的DelayQueue，它是一个本地延迟队列，常用于处理在指定时间后执行的任务，如5秒后的定时任务。它的工作原理和使用方式值得深入理解。

       DelayQueue的关键在于它如何管理任务的插入和取出，以及如何根据任务的到期时间进行排序。它基于BlockingQueue接口，提供了四组操作方法，如offer、add、put和take等，满足不同场景需求。同时，它内部使用ReentrantLock保证线程安全，Condition负责处理队列中的条件等待。

       DelayQueue的类结构包括一些重要属性，如元素需实现Delayed接口，以及用于同步的ReentrantLock和Condition。初始化可通过无参构造或指定元素集合的方式进行。下面通过示例来演示如何使用和理解其源码。潜伏涨停公式源码

       首先，创建一个延迟任务，实现Delayed接口，定义getDelay()和compareTo()方法。运行测试后，任务会按到期时间排序执行，take()方法会阻塞直到有任务到期。

       放数据源码中，offer()方法负责插入元素，如果队列已满，会返回false。其他方法如add、put和offer(e, time, unit)都是基于offer方法实现，各有其特定功能。弹出数据的方法，如poll、remove和take，根据队列状态进行操作，如阻塞或抛出异常。

       总结来说，DelayQueue的核心在于其对任务的排序和等待机制。源码简单明了，但理解其工作原理有助于在面试中应对相关问题。在接下来的文章中，我们还将继续探索其他类型的阻塞队列。

深入理解条件变量Condition

       深入理解条件变量Condition

       在并发编程中，条件变量（Condition）是管理线程等待和通知的一种重要工具，尤其在使用可重入锁（ReentrantLock）时，qq采集网站源码Condition提供了更加灵活的等待和唤醒机制。相比于synchronized关键字的内置等待/唤醒机制，Condition允许线程在特定条件满足时再继续执行，提高了代码的可读性和可维护性。

       让我们通过一个简单的Demo来了解Condition的基本用法。假设我们有两个线程：一个负责等待特定条件，另一个负责通知条件满足。在使用Condition时，我们通常将等待线程调用`await()`方法，进入等待状态，直到另一个线程调用`signal()`方法通知条件满足，等待线程才会被唤醒。

       Condition与ReentrantLock的结合使我们能够实现更高级的同步控制。比如，在Java的并发工具包中，ArrayBlockingQueue就利用了Condition来管理队列的空/满状态。通过两个条件变量：一个用于检测队列是否为空，另一个用于检测队列是否已满，队列的入队和出队操作会根据当前队列状态调用相应的Condition，实现线程间的高效同步。

       此外，Condition在Kafka的BufferPool中也有应用。BufferPool管理内存分配和回收时，也需要确保线程间的同步。Condition在此场景下的使用，保证了内存操作的正确顺序，避免了竞态条件，提高了系统的大资金活动源码稳定性和性能。

       接下来，我们深入分析Condition的实现细节。Condition的核心实现基于可重入锁（ReentrantLock），其内部类ConditionObject封装了Condition的主要功能。通过`await()`和`signal()`方法，ConditionObject实现了等待和通知机制。在等待时，调用线程会释放锁，进入等待队列；当有线程调用`signal()`方法时，等待队列中的线程会被唤醒，并重新获得锁，继续执行。

       在Linux环境下，条件变量机制同样用于实现线程间同步，其基本原理与Java中的Condition相似。在等待条件满足时，线程会原子地释放锁，进入等待状态，直到其他线程通过适当的机制（如信号量、事件等）通知它，线程才会被唤醒并重新获取锁。

       如果你想更深入地了解Condition的实现以及相关原理，可以阅读以下资源：

       1. **可重入锁 ReentrantLock 源码阅读**：深入理解ReentrantLock的实现，包括ConditionObject的细节。

       2. **pthread_cond_wait**：了解Linux环境下条件变量的使用方法。

       3. **《Unix高级环境编程》**：书中关于线程和同步机制的章节提供了丰富的理论背景。

.AQS中的Condition是什么？

       Condition是Java中的接口，提供了与Object#wait和Object#notify相同的楼宇 智能 系统 源码功能。它允许线程在特定条件满足时暂停执行，并在条件满足时被唤醒。Condition接口主要提供了两个方法：等待（await）和唤醒（signal）。与Object的等待与唤醒机制相似，Condition接口在实现上有所不同。它支持创建多个等待队列，即同一把锁可以拥有多个等待队列，线程在不同队列中等待。在实际使用中，需要先获取锁，然后调用Condition#await和Condition#signal方法实现等待与唤醒功能。Condition的源码分析显示，其通过双向链表实现等待队列，等待队列中的线程在调用await方法时，会释放锁并进入等待队列。当有线程调用signal或signalAll方法时，队列中的线程会被唤醒。理解Condition的实现原理有助于更高效地使用并发工具。

从HotSpot源码，深度解读 park 和 unpark

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       Java并发包下的类大多基于AQS（AbstractQueuedSynchronizer）框架实现，而AQS线程安全的实现依赖于两个关键类：Unsafe和LockSupport。

       其中，Unsafe主要提供CAS操作（关于CAS，在文章《读懂AtomicInteger源码（多线程专题）》中讲解过），LockSupport主要提供park/unpark操作。实际上，park/unpark操作的最终调用还是基于Unsafe类，因此Unsafe类才是核心。

       Unsafe类的实现是由native关键字说明的，这意味着这个方法是原生函数，是用C/C++语言实现的，并被编译成了DLL，由Java去调用。

       park函数的作用是将当前调用线程阻塞，而unpark函数则是唤醒指定线程。

       park是等待一个许可，unpark是为某线程提供一个许可。如果线程A调用park，除非另一个线程调用unpark(A)给A一个许可，否则线程A将阻塞在park操作上。每次调用一次park，需要有一个unpark来解锁。

       并且，unpark可以先于park调用，但不管unpark先调用多少次，都只提供一个许可，不可叠加。只需要一次park来消费掉unpark带来的许可，再次调用会阻塞。

       在Linux系统下，park和unpark是通过Posix线程库pthread中的mutex（互斥量）和condition（条件变量）来实现的。

       简单来说，mutex和condition保护了一个叫_counter的信号量。当park时，这个变量被设置为0，当unpark时，这个变量被设置为1。当_counter=0时线程阻塞，当_counter>0时直接设为0并返回。

       每个Java线程都有一个Parker实例，Parker类的部分源码如下：

       由源码可知，Parker类继承于PlatformParker，实际上是用Posix的mutex和condition来实现的。Parker类里的_counter字段，就是用来记录park和unpark是否需要阻塞的标识。

       具体的执行逻辑已经用注释标记在代码中，简要来说，就是检查_counter是不是大于0，如果是，则把_counter设置为0，返回。如果等于零，继续执行，阻塞等待。

       unpark直接设置_counter为1，再unlock mutex返回。如果_counter之前的值是0，则还要调用pthread_cond_signal唤醒在park中等待的线程。源码如下：

       （如果不会下载JVM源码可以后台回复“jdk”，获得下载压缩包）

wait（linux kernel 等待队列）

       Linux内核中的等待队列是同步和异步事件处理的常见工具。它在资源访问控制和事件通知中扮演着关键角色。想象一下，任务A想要对某个模块执行操作，但条件尚未成熟，这时任务A会通过等待队列进入休眠状态，直到条件满足。这时，模块会将A从队列中唤醒。

       与信号量相比，等待队列提供了更多灵活性。虽然两者原理相似，涉及节点的申请和挂载，以及进程的挂起与唤醒，但等待队列允许自定义唤醒条件，可一次性唤醒多个进程，让它们各自检查条件是否满足。核心结构包括wait_queue_head作为链表头部，wait_queue_entry记录进程指针，等待队列头需要用户手动定义，而wait_queue_entry则在API中隐含处理。

       快速使用等待队列的步骤包括：包含相关头文件，初始化等待队列头，资源访问者通过wait_event等待条件，提供者通过wake_up唤醒。例如：

       初始化：#include "wait.h"，init_waitqueue_head(wq_head)

       等待：wait_event(wq_head, condition)，等待条件成立

       唤醒：wake_up(wq_head)

       在源码中，可以参考kernel/sched/wait.c和include/linux/wait.h。了解更多细节，可以通过查阅5..5版本的git.kernel.org链接。下面是一些关键函数的源码剖析：

       初始化等待队列头：主要设置锁和链表

       wait_event的底层实现：涉及宏展开和唤醒回调函数

       wake_up函数：执行唤醒任务，通常调用try_to_wake_up，涉及唤醒回调和通用唤醒任务处理

       深入理解等待队列的运作，有助于我们更好地控制和管理内核中的并发行为。欲了解更多Linux内核源码解析，请关注我的专栏：RTFSC（Linux kernel源码轻松读）。

[源码解读] 深入理解pthread_cond_broadcast在调用之前需要加锁吗？

       深入探究pthread_cond_broadcast在调用之前是否需要加锁，我们需要先从条件变量的陷阱与思考的角度理解这一概念。

       条件变量的使用涉及到多线程编程中的关键同步问题。在使用条件变量进行线程间通信和同步时，必须谨慎处理信号发送与等待线程的唤醒，以避免数据竞争（data race）和事件丢失等问题。

       关于pthread_cond_broadcast的问题，其主要作用在于快速唤醒所有等待于给定条件变量上的线程。然而，在执行pthread_cond_broadcast之前是否需要加锁，主要依赖于操作的场景和条件变量的使用方式。

       从pthread_cond_broadcast源码级别出发分析，可以发现这种操作主要涉及条件变量的状态管理以及线程等待唤醒的机制。在初始化condition时，有一个与lock相关的数据成员，用于控制条件状态和等待线程的唤醒。返回值中，0表示发送信号成功，这似乎暗示此操作在执行时不需要额外的锁。

       但进一步考察，发现实际情况并非如此简单。条件变量的操作往往涉及到多线程环境中的锁与解锁操作。错误观点认为条件变量的broadcast可以独立于任何锁操作之外进行。这种错误观点忽略了在使用条件变量时，必须正确管理线程的锁，以防止数据竞争和事件丢失。

       具体而言，使用条件变量时，应确保在进行任何可能导致状态变更的线程操作时，同时使用一个互斥锁（mutex）来保护条件状态的完整性。这样做的目的在于避免多个线程同时访问和修改条件变量的状态，从而消除数据竞争的风险。对于pthread_cond_broadcast这样的唤醒操作，也同样需要通过适当的锁机制来协调其执行和线程等待的处理。

       总结，尽管源码级分析显示pthread_cond_broadcast本身可能不显式地要求额外的锁操作，但在实际使用中，确保线程同步的正确实现往往需要一个完整的锁策略。这意味着，正确的实践是在信号发送和等待唤醒的线程操作中始终使用合适的锁，而不仅仅依赖于pthread_cond_broadcast这一特定函数本身。正确地管理锁和条件变量的使用，能够有效预防数据竞争和保证程序的正确执行。