Java读源码之LockSupport
前言
JDK版本: 1.8
作用
LockSupport类主要提供了park和unpark两个native方法,用于阻塞和唤醒线程。注释中有这么一段:
这个类是为拥有更高级别抽象的并发类服务的,开发中我们不会用到这个类
既然只是native方法,开发中也用不到,那么还有必要去看么?
了解LockSupport可以帮助我们更好理解并发,而且大家熟悉的并发中最核心的AQS类中也大量的使用了LockSupport,所以还是有必要看一看的,至少熟悉其中的概念。
为什么需要LockSupport
已经知道了这个类就是阻塞唤醒,Object.wait和Object.notify,Thread.suspend和Thread.resume这两对方法也是类似效果,那么还有必要去看么???
Thread.suspend和Thread.resume为什么被弃用
- suspend将线程挂起,从运行状态阻塞状态,但是并不释放所占用的锁
- suspend方法至少已经满足互斥,不可剥夺两个死锁的条件了
- resume将线程解除挂起,从阻塞状态到运行状态,通常是等待其他任务完成, 请求与保持条件也成立了
- 最后只差 循环等待条件 就死锁了,这实在太危险了,一不小心就容易死锁,而且死锁的问题是很难排查的
Object.wait和Object.notify存在什么问题
- 不满足条件时我们需要在代码中保证拿到锁才能调用,把线程放到等待队列中
- notify是从等待池中随机放一个线程出来,当需要唤醒特定线程时,只能notifyAll
LockSupport会有上面的问题么,又有哪些特点呢,让我们进入源码
源码
类声明和属性
package java.util.concurrent.locks;
public class LockSupport {
// 工具类,ban掉构造
private LockSupport() {}
private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
// parkBlocker的内存偏移量
private static final long parkBlockerOffset;
private static final long SEED;
private static final long PROBE;
private static final long SECONDARY;
static {
try {
UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
Class<?> tk = Thread.class;
// 反射拿到Thread类中的parkBlocker属性,然后获取其在内存中的偏移量
parkBlockerOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
(tk.getDeclaredField("parkBlocker"));
SEED = UNSAFE.objectFieldOffset
(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomSeed"));
PROBE = UNSAFE.objectFieldOffset
(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomProbe"));
SECONDARY = UNSAFE.objectFieldOffset
(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomSecondarySeed"));
} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
}
}
park()
// 最简单的方式,但是不推荐
public static void park() {
/**
* 将当前线程挂起,是通过二元信号量,获取许可证实现的,拿到许可证后才执行挂起
* 不是基于对象的监视器锁,所以不需要显示的同步
* 如果超时了,被中断了或者unpark了就会return并且释放许可证
* 需要注意的是和wait一样也会因为JVM内部未知原因return,所以我们如果使用也需要放在循环内
* 第一个参数 flase代表纳秒级别超时控制,此级别下第二个参数timeout为0代表无限等待
* 第一个参数 true代表毫秒级别超时控制,此级别下第二个参数timeout为0会立即返回
*/
UNSAFE.park(false, 0L);
}
// 推荐方式,blocker是个辅助对象,用于跟踪许可证的获取,以及定位一些阻塞问题,一般情况park(this)就行
public static void park(Object blocker) {
Thread t = Thread.currentThread();
// 标记对于当前线程t,blocker正在获取许可证,出问题通过getBlocker方法去定位
setBlocker(t, blocker);
UNSAFE.park(false, 0L);
// park操作return了,标记许可证已经释放
setBlocker(t, null);
}
private static void setBlocker(Thread t, Object arg) {
// 通过偏移量,把给当前线程t的parkBlocker属性赋值为arg
UNSAFE.putObject(t, parkBlockerOffset, arg);
}
相信大家已经基本了解park操作了,LockSupport还给我们提供了其他功能
// 推荐,纳秒级别timeout后return
public static void parkNanos(Object blocker, long nanos) {
if (nanos > 0) {
Thread t = Thread.currentThread();
setBlocker(t, blocker);
UNSAFE.park(false, nanos);
setBlocker(t, null);
}
}
// 推荐,毫秒级别timeout后return
public static void parkUntil(Object blocker, long deadline) {
Thread t = Thread.currentThread();
setBlocker(t, blocker);
UNSAFE.park(true, deadline);
setBlocker(t, null);
}
// 不推荐,纳秒级别timeout后return
public static void parkNanos(long nanos) {
if (nanos > 0)
UNSAFE.park(false, nanos);
}
// 不推荐,毫秒级别timeout后return
public static void parkUntil(long deadline) {
UNSAFE.park(true, deadline);
}
unpark
public static void unpark(Thread thread) {
if (thread != null)
//释放线程thread的许可证,如果已经是释放状态那就什么都不会发生,因为总共就1个许可,所以unpark可以先于park执行没有任务问题
UNSAFE.unpark(thread);
}
其他方法
// 由于包权限问题从ThreadLocalRandom类中copy过来的,用于生成随机数种子
static final int nextSecondarySeed() {
int r;
Thread t = Thread.currentThread();
if ((r = UNSAFE.getInt(t, SECONDARY)) != 0) {
r ^= r << 13; // xorshift
r ^= r >>> 17;
r ^= r << 5;
}
else if ((r = java.util.concurrent.ThreadLocalRandom.current().nextInt()) == 0)
r = 1; // avoid zero
UNSAFE.putInt(t, SECONDARY, r);
return r;
}
实践
public class LockSupportTest {
public static void main(String[] args) {
AtomicBoolean flag = new AtomicBoolean(true);
Thread thread = new Thread(() -> {
Thread curr = Thread.currentThread();
System.out.println("线程1 即将被阻塞");
while (flag.get()) {
LockSupport.park(curr);
System.out.println("线程1 复活");
}
System.out.println("线程1 结束使命");
});
thread.start();
new Thread(() -> {
System.out.println("唤醒线程1");
flag.compareAndSet(true, false);
LockSupport.unpark(thread);
}).start();
}
/**
* 输出:
* 线程1 即将被阻塞
* 唤醒线程1
* 线程1 复活
* 线程1 结束使命
*/
}
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