LockSupport-线程阻塞原语

柔情只为你懂 2022-05-17 05:48 224阅读 0赞

# 基本介绍 #

基本的线程阻塞原语，被用于创建锁和其他同步类上。长久以来对线程阻塞与唤醒经常我们会使用object的wait和notify,除了这种方式，JDK1.6之后并发包还提供了另外一种方式对线程进行挂起和恢复，它就是并发包子包locks提供的LockSupport。

# 使用实例与简介 #

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = new Thread(
            ()->{
                System.out.println("周末要打游戏！");
                LockSupport.park();
                System.out.println("陪女朋友逛街逛街！");
            }
        );
        t.start();
        Thread.sleep(1000);
        LockSupport.unpark(t);
        System.out.println("女朋友叫着男票逛街逛街逛街！");
    
    }

上面的输出是：

周末要打游戏！
    女朋友叫着男票逛街逛街逛街！
    陪女朋友逛街逛街！

上面的流程十分简单：  
1）先启动一个线程t，并直接调用start()方法，之后main线程sleep;  
2）在线程t里面输出 “周末要打游戏！” 之后调用 `LockSupport.park();` **阻塞当前线程**，这时候线程A就会阻塞住。  
3）主线程sleep一定时间之后会苏醒，然后调用 `LockSupport.unpark(thread);` 唤醒线程t;  
4）之后就是正常的流程。

从上面我们可以看出：

*  实现机制和wait/notify有所不同，面向的是线程。
 *  不需要依赖监视器
 *  使用起来十分灵活简便

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。

LockSupport是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。LockSupport 提供park()和unpark()方法实现阻塞线程和解除线程阻塞，LockSupport和每个使用它的线程都与一个许可(permit)关联。permit相当于1，0的开关，默认是0，调用一次unpark就加1变成1，调用一次park会消费permit, 也就是将1变成0，同时park立即返回。再次调用park会变成block（因为permit为0了，会阻塞在这里，直到permit变为1）, 这时调用unpark会把permit置为1。每个线程都有一个相关的permit, permit最多只有一个，重复调用unpark也不会积累。此外可以允许先调用unpark再调用park，这时调用park不会阻塞。

park()和unpark()不会有 “Thread.suspend和Thread.resume所可能引发的死锁” 问题，由于许可的存在，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。

如果调用线程被中断，则park方法会返回。同时park也拥有可以设置超时时间的版本。

需要特别注意的一点：park 方法还可以在其他任何时间“毫无理由”地返回，因此通常必须在重新检查返回条件的循环里调用此方法。从这个意义上说，park 是“忙碌等待”的一种优化，它不会浪费这么多的时间进行自旋，但是必须将它与 unpark 配对使用才更高效。

第二个例子：unpark()先调用

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(
            ()->{
                System.out.println("周末要打游戏！");
                LockSupport.park();
                System.out.println("陪女朋友逛街逛街！");
            }
        );
        thread.start();
        LockSupport.unpark(thread);
        Thread.sleep(5000);
        System.out.println("女朋友叫着男票逛街逛街逛街！");
    }

该方法的返回值是：

周末要打游戏！
    陪女朋友逛街逛街！
    // 此处要等待五秒
    女朋友叫着男票逛街逛街逛街！

可以调用LockSupport.park();并不会阻塞。

# LockSupport的源码分析 #

LockSupport中主要的两个成员变量：

private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
    private static final long parkBlockerOffset;

unsafe:全名sun.misc.Unsafe可以直接操控内存，被JDK广泛用于自己的包中，如java.nio和java.util.concurrent。但是不建议在生产环境中使用这个类。因为这个API十分不安全、不轻便、而且不稳定。  
LockSupport的方法底层都是调用Unsafe的方法实现。

再来看parkBlockerOffset:  
parkBlocker就是第一部分说到的用于记录线程被谁阻塞的，用于线程监控和分析工具来定位原因的，可以通过LockSupport的getBlocker获取到阻塞的对象。

static {
        try {
            UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
            Class<?> tk = Thread.class;
            parkBlockerOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
                (tk.getDeclaredField("parkBlocker"));
        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
     }

从这个静态语句块可以看的出来，先是通过反射机制获取Thread类的parkBlocker字段对象。然后通过sun.misc.Unsafe对象的objectFieldOffset方法获取到parkBlocker在内存里的偏移量，parkBlockerOffset的值就是这么来的.

JVM的实现可以自由选择如何实现Java对象的“布局”，也就是在内存里Java对象的各个部分放在哪里，包括对象的实例字段和一些元数据之类。 sun.misc.Unsafe里关于对象字段访问的方法把对象布局抽象出来，它提供了objectFieldOffset()方法用于获取某个字段相对 Java对象的“起始地址”的偏移量，也提供了getInt、getLong、getObject之类的方法可以使用前面获取的偏移量来访问某个Java 对象的某个字段。

为什么要用偏移量来获取对象？干吗不要直接写个get，set方法。多简单？  
仔细想想就能明白，这个parkBlocker就是在线程处于阻塞的情况下才会被赋值。线程都已经阻塞了，如果不通过这种内存的方法，而是直接调用线程内的方法，线程是不会回应调用的。