J.U.C之AQS：阻塞和唤醒线程

矫情吗；* 2022-05-10 23:24 171阅读 0赞

> 此篇博客所有源码均来自JDK 1.8

在线程获取同步状态时如果获取失败，则加入CLH同步队列，通过通过自旋的方式不断获取同步状态，但是在自旋的过程中则需要判断当前线程是否需要阻塞，其主要方法在acquireQueued()：

if(shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&parkAndCheckInterrupt())
        interrupted =true;

通过这段代码我们可以看到，在获取同步状态失败后，线程并不是立马进行阻塞，需要检查该线程的状态，检查状态的方法为 shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) 方法，该方法主要靠前驱节点判断当前线程是否应该被阻塞，代码如下：

private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
            //前驱节点
            int ws = pred.waitStatus;
            //状态为signal，表示当前线程处于等待状态，直接放回true
            if (ws == Node.SIGNAL) return true;
            //前驱节点状态 > 0 ，则为Cancelled,表明该节点已经超时或者被中断了，需要从同步队列中取消
            if (ws > 0) {
                do {
                    node.prev = pred = pred.prev;
                } while (pred.waitStatus > 0);
                pred.next = node;
            }
            //前驱节点状态为Condition、propagate
            else {
                compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
            }
            return false;
        }

这段代码主要检查当前线程是否需要被阻塞，具体规则如下：

1.  如果当前线程的前驱节点状态为SINNAL，则表明当前线程需要被阻塞，调用unpark()方法唤醒，直接返回true，当前线程阻塞
2.  如果当前线程的前驱节点状态为CANCELLED（ws > 0），则表明该线程的前驱节点已经等待超时或者被中断了，则需要从CLH队列中将该前驱节点删除掉，直到回溯到前驱节点状态 <= 0 ，返回false
3.  如果前驱节点非SINNAL，非CANCELLED，则通过CAS的方式将其前驱节点设置为SINNAL，返回false

如果 shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) 方法返回true，则调用parkAndCheckInterrupt()方法阻塞当前线程：

private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
            LockSupport.park(this);
            return Thread.interrupted();
        }

parkAndCheckInterrupt() 方法主要是把当前线程挂起，从而阻塞住线程的调用栈，同时返回当前线程的中断状态。其内部则是调用LockSupport工具类的park()方法来阻塞该方法。

当线程释放同步状态后，则需要唤醒该线程的后继节点：

public final boolean release(int arg) {
            if (tryRelease(arg)) {
                Node h = head;
                if (h != null && h.waitStatus != 0)
                    //唤醒后继节点 
                    unparkSuccessor(h);
                return true;
            }
            return false;
        }

调用unparkSuccessor(Node node)唤醒后继节点：

private void unparkSuccessor(Node node) {
            //当前节点状态 
            int ws = node.waitStatus;
            //当前状态 < 0 则设置为 0 
            if (ws < 0) compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
            //当前节点的后继节点 
            Node s = node.next;
            //后继节点为null或者其状态 > 0 (超时或者被中断了) 
            if (s == null || s.waitStatus > 0) {
                s = null;
                //从tail节点来找可用节点 
                for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
                    if (t.waitStatus <= 0)
                        s = t;
            }
            //唤醒后继节点 
            if (s != null)
                LockSupport.unpark(s.thread);
        }

可能会存在当前线程的后继节点为null，超时、被中断的情况，如果遇到这种情况了，则需要跳过该节点，但是为何是从tail尾节点开始，而不是从node.next开始呢？原因在于node.next仍然可能会存在null或者取消了，所以采用tail回溯办法找第一个可用的线程。最后调用LockSupport的unpark(Thread thread)方法唤醒该线程。

## LockSupport ##

从上面我可以看到，当需要阻塞或者唤醒一个线程的时候，AQS都是使用LockSupport这个工具类来完成的。

> LockSupport是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语

每个使用LockSupport的线程都会与一个许可关联，如果该许可可用，并且可在进程中使用，则调用park()将会立即返回，否则可能阻塞。如果许可尚不可用，则可以调用 unpark 使其可用。但是注意许可不可重入，也就是说只能调用一次park()方法，否则会一直阻塞。

LockSupport定义了一系列以park开头的方法来阻塞当前线程，unpark(Thread thread)方法来唤醒一个被阻塞的线程。如下：

[![201701310001][]][201701310001 1]

park(Object blocker)方法的blocker参数，主要是用来标识当前线程在等待的对象，该对象主要用于问题排查和系统监控。

park方法和unpark(Thread thread)都是成对出现的，同时unpark必须要在park执行之后执行，当然并不是说没有不调用unpark线程就会一直阻塞，park有一个方法，它带了时间戳（parkNanos(long nanos)：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）。

park()方法的源码如下：

public static void park() {
            UNSAFE.park(false, 0L);
        }

unpark(Thread thread)方法源码如下：

public static void unpark(Thread thread) {
            if (thread != null)
                UNSAFE.unpark(thread);
        }

从上面可以看出，其内部的实现都是通过UNSAFE（sun.misc.Unsafe UNSAFE）来实现的，其定义如下：

public native void park(boolean var1, long var2);
    public native void unpark(Object var1);

两个都是native本地方法。Unsafe 是一个比较危险的类，主要是用于执行低级别、不安全的方法集合。尽管这个类和所有的方法都是公开的（public），但是这个类的使用仍然受限，你无法在自己的java程序中直接使用该类，因为只有授信的代码才能获得该类的实例。

## 参考资料 ##

1.  方腾飞：《Java并发编程的艺术》
2.  [LockSupport的park和unpark的基本使用,以及对线程中断的响应性][LockSupport_park_unpark]

[201701310001]: http://cmsblogs.qiniudn.com/wp-content/uploads/2017/03/201701310001_thumb.jpg
[201701310001 1]: http://cmsblogs.qiniudn.com/wp-content/uploads/2017/03/201701310001.jpg
[LockSupport_park_unpark]: http://www.tuicool.com/articles/MveUNzF