【Java开发日记】我们来说说 LockSupport 的 park 和 unpark
目录
一、LockSupport
1.1、LockSupport函数列表
1.2、基本使用
先 park 再 unpark
先 unpark 再 park
1.3、特点
与 Object 的 wait & notify 相比
二、LockSupport park & unpark原理
2.1、情况一，先调用park，再调用unpark
park 操作
unpark 操作
2.2、情况二，先调用unpark，再调用park
三、LockSupport Java源码解析
3.1 变量说明
变量是如何获取其实例对象的？
3.2 构造方法
3.3 两个特殊的方法
3.4 常用方法
1、unpark(Thread thread)方法
2、park(Object blocker)方法 和 park()方法
park(Object blocker)函数中要调用两次setBlocker函数
3、parkNanos(Object blocker, long nanos)方法 和 parkNanos(long nanos)方法
4、parkUntil(Object blocker, long deadline)方法 和 parkUntil(long deadline)方法
总结：
一、LockSupport
LockSupport是JDK中比较底层的类，用来创建锁和其他同步工具类的基本线程阻塞原语。
Java锁和同步器框架的核心AQS:AbstractQueuedSynchronizer，就是通过调用LockSupport.park()和LockSupport.unpark()实现线程的阻塞和唤醒的。LockSupport很类似于二元信号量(只有1个许可证可供使用)，如果这个许可还没有被占用，当前线程获取许可并继续执行；如果许可已经被占用，当前线程阻塞，等待获取许可。
LockSupport中的park() 和 unpark() 的作用分别是阻塞线程和解除阻塞线程，而且park()和unpark()不会遇到“Thread.suspend 和 Thread.resume所可能引发的死锁”问题。因为park() 和 unpark()有许可的存在；调用 park() 的线程和另一个试图将其 unpark() 的线程之间的竞争将保持活性。
1.1、LockSupport函数列表
public class LockSupport {// 返回提供给最近一次尚未解除阻塞的 park 方法调用的 blocker 对象，如果该调用不受阻塞，则返回 null。static Object getBlocker(Thread t);// 为了线程调度，禁用当前线程，除非许可可用。static void park();// 为了线程调度，在许可可用之前禁用当前线程。static void park(Object blocker);// 为了线程调度禁用当前线程，最多等待指定的等待时间，除非许可可用。static void parkNanos(long nanos);// 为了线程调度，在许可可用前禁用当前线程，并最多等待指定的等待时间。static void parkNanos(Object blocker, long nanos);// 为了线程调度，在指定的时限前禁用当前线程，除非许可可用。static void parkUntil(long deadline);// 为了线程调度，在指定的时限前禁用当前线程，除非许可可用。static void parkUntil(Object blocker, long deadline);// 如果给定线程的许可尚不可用，则使其可用。static void unpark(Thread thread);
}说明：LockSupport是通过调用Unsafe函数中的接口实现阻塞和解除阻塞的。
1.2、基本使用
// 暂停当前线程
LockSupport.park();
// 恢复某个线程的运行
LockSupport.unpark(暂停线程对象)先 park 再 unpark
Thread t1 = new Thread(() -> {log.debug("start...");sleep(1);log.debug("park...");LockSupport.park();log.debug("resume...");
},"t1");
t1.start();
sleep(2);
log.debug("unpark...");
LockSupport.unpark(t1);输出：
18:42:52.585 c.TestParkUnpark [t1] - start...
18:42:53.589 c.TestParkUnpark [t1] - park...
18:42:54.583 c.TestParkUnpark [main] - unpark...
18:42:54.583 c.TestParkUnpark [t1] - resume...先 unpark 再 park
Thread t1 = new Thread(() -> {log.debug("start...");sleep(2);log.debug("park...");LockSupport.park();log.debug("resume...");
}, "t1");
t1.start();
sleep(1);
log.debug("unpark...");
LockSupport.unpark(t1);输出：
18:43:50.765 c.TestParkUnpark [t1] - start...
18:43:51.764 c.TestParkUnpark [main] - unpark...
18:43:52.769 c.TestParkUnpark [t1] - park...
18:43:52.769 c.TestParkUnpark [t1] - resume...1.3、特点
在调用对象的Wait之前当前线程必须先获得该对象的监视器(Synchronized)，被唤醒之后需要重新获取到监视器才能继续执行。而LockSupport并不需要获取对象的监视器。
与 Object 的 wait & notify 相比
- 1、wait，notify 和 notifyAll 必须配合 Object Monitor 一起使用，而 park，unpark 不必。
- 2、park & unpark 是以线程为单位来【阻塞】和【唤醒】线程，而 notify 只能随机唤醒一个等待线程，notifyAll是唤醒所有等待线程，但不那么【精确】。
- 3、park & unpark 可以先 unpark，而 wait & notify 不能先 notify。
因为它们本身的实现机制不一样，所以它们之间没有交集，也就是说LockSupport阻塞的线程，notify/notifyAll没法唤醒。
虽然两者用法不同，但是有一点， LockSupport 的park和Object的wait一样也能响应中断。
public class LockSupportTest {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t = new Thread(() -> {LockSupport.park();System.out.println("thread:"+Thread.currentThread().getName()+"awake");},"t1");t.start();Thread.sleep(2000);//中断t.interrupt();}
}二、LockSupport park & unpark原理
每个线程都会关联一个 Parker 对象，每个 Parker 对象都各自维护了三个角色：_counter(计数器)、 _mutex(互斥量)、_cond(条件变量)。
2.1、情况一，先调用park，再调用unpark
park 操作
- 当前线程调用
Unsafe.park()方法 - 检查
_counter，本情况为 0，这时，获得_mutex互斥锁 - 线程进入
_cond条件变量阻塞 -
设置
_counter = 0unpark 操作
-
调用
Unsafe.unpark(Thread_0)方法，设置_counter为 1 - 唤醒
_cond条件变量中的Thread_0 Thread_0恢复运行-
设置
_counter为 02.2、情况二，先调用unpark，再调用park
-
调用
Unsafe.unpark(Thread_0)方法，设置_counter为 1 - 当前线程调用
Unsafe.park()方法 - 检查
_counter，本情况为 1，这时线程无需阻塞，继续运行 -
设置
_counter为 0三、LockSupport Java源码解析
3.1 变量说明
public class LockSupport {// Hotspot implementation via intrinsics API//unsafe常量，设置为使用Unsafe.compareAndSwapInt进行更新//UNSAFE字段表示sun.misc.Unsafe类，一般程序中不允许直接调用private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;//表示parkBlocker在内存地址的偏移量private static final long parkBlockerOffset;//表示threadLocalRandomSeed在内存地址的偏移量，此变量的作用暂时还不了解private static final long SEED;//表示threadLocalRandomProbe在内存地址的偏移量，此变量的作用暂时还不了解private static final long PROBE;//表示threadLocalRandomSecondarySeed在内存地址的偏移量// 作用是 可以通过nextSecondarySeed()方法来获取随机数private static final long SECONDARY; }变量是如何获取其实例对象的？
public class LockSupport {static {try {//实例化unsafe对象UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();Class<?> tk = Thread.class;//利用unsafe对象来获取parkBlocker在内存地址的偏移量parkBlockerOffset = UNSAFE.objectFieldOffset(tk.getDeclaredField("parkBlocker"));//利用unsafe对象来获取threadLocalRandomSeed在内存地址的偏移量SEED = UNSAFE.objectFieldOffset(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomSeed"));//利用unsafe对象来获取threadLocalRandomProbe在内存地址的偏移量 PROBE = UNSAFE.objectFieldOffset(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomProbe"));//利用unsafe对象来获取threadLocalRandomSecondarySeed在内存地址的偏移量 SECONDARY = UNSAFE.objectFieldOffset(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomSecondarySeed"));} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }} }由上面代码可知这些变量是通过
static代码块在类加载的时候就通过unsafe对象获取其在内存地址的偏移量了。3.2 构造方法
public class LockSupport {//LockSupport只有一个私有构造函数，无法被实例化。private LockSupport() {} // Cannot be instantiated. }3.3 两个特殊的方法
public class LockSupport {//设置线程t的parkBlocker字段的值为argprivate static void setBlocker(Thread t, Object arg) {// Even though volatile, hotspot doesn't need a write barrier here.//尽管hotspot易变，但在这里并不需要写屏障。UNSAFE.putObject(t, parkBlockerOffset, arg);}//获取当前线程的Blocker值public static Object getBlocker(Thread t) {//若当前线程为空就抛出异常if (t == null)throw new NullPointerException();//利用unsafe对象获取当前线程的Blocker值 return UNSAFE.getObjectVolatile(t, parkBlockerOffset);} }1、
unpark(Thread thread)方法public class LockSupport {//释放该线程的阻塞状态，即类似释放锁，只不过这里是将许可设置为1public static void unpark(Thread thread) {//判断线程是否为空if (thread != null)//释放该线程许可UNSAFE.unpark(thread);} }2、
park(Object blocker)方法 和park()方法public class LockSupport {//阻塞当前线程，并且将当前线程的parkBlocker字段设置为blockerpublic static void park(Object blocker) {//获取当前线程Thread t = Thread.currentThread();//将当前线程的parkBlocker字段设置为blockersetBlocker(t, blocker);//阻塞当前线程，第一个参数表示isAbsolute，是否为绝对时间，第二个参数就是代表时间UNSAFE.park(false, 0L);//重新可运行后再此设置BlockersetBlocker(t, null);}//无限阻塞线程，直到有其他线程调用unpark方法public static void park() {UNSAFE.park(false, 0L);} }说明：
-
调用
park函数时，首先获取当前线程，然后设置当前线程的parkBlocker字段，即调用setBlocker函数， 之后调用Unsafe类的park函数，之后再调用setBlocker函数。park(Object blocker)函数中要调用两次setBlocker函数 -
1、调用
park函数时，当前线程首先设置好parkBlocker字段，然后再调用Unsafe的park函数，此时，当前线程就已经阻塞了，等待该线程的unpark函数被调用，所以后面的一个setBlocker函数无法运行，unpark函数被调用，该线程获得许可后，就可以继续运行了，也就运行第二个setBlocker，把该线程的parkBlocker字段设置为null，这样就完成了整个park函数的逻辑。 - 2、如果没有第二个
setBlocker，那么之后没有调用park(Object blocker)，而直接调用getBlocker函数，得到的还是前一个park(Object blocker)设置的blocker，显然是不符合逻辑的。总之，必须要保证在park(Object blocker)整个函数 执行完后，该线程的parkBlocker字段又恢复为null。
所以，park(Object)型函数里必须要调用setBlocker函数两次。
3、parkNanos(Object blocker, long nanos)方法 和 parkNanos(long nanos)方法
public class LockSupport {//阻塞当前线程nanos秒public static void parkNanos(Object blocker, long nanos) {//先判断nanos是否大于0，小于等于0都代表无限等待if (nanos > 0) {//获取当前线程Thread t = Thread.currentThread();//将当前线程的parkBlocker字段设置为blockersetBlocker(t, blocker);//阻塞当前线程现对时间的nanos秒UNSAFE.park(false, nanos);//将当前线程的parkBlocker字段设置为nullsetBlocker(t, null);}} //阻塞当前线程nanos秒，现对时间public static void parkNanos(long nanos) {if (nanos > 0)UNSAFE.park(false, nanos);}
}4、parkUntil(Object blocker, long deadline)方法 和 parkUntil(long deadline)方法
public class LockSupport {//将当前线程阻塞绝对时间的deadline秒，并且将当前线程的parkBlockerOffset设置为blockerpublic static void parkUntil(Object blocker, long deadline) {//获取当前线程Thread t = Thread.currentThread();//设置当前线程parkBlocker字段设置为blockersetBlocker(t, blocker);//阻塞当前线程绝对时间的deadline秒UNSAFE.park(true, deadline);//当前线程parkBlocker字段设置为nullsetBlocker(t, null);}//将当前线程阻塞绝对时间的deadline秒public static void parkUntil(long deadline) {UNSAFE.park(true, deadline);}
}总结：
LockSupport 和 CAS 是Java并发包中很多并发工具控制机制的基础，它们底层其实都是依赖Unsafe实现。很多锁的类都是基于LockSupport的park和unpark来实现的，所以了解LockSupport类是非常重要的。
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