Java讀原始碼之LockSupport
阿新 • • 發佈：2019-10-17
前言
JDK版本: 1.8
作用
LockSupport類主要提供了park和unpark兩個native方法，用於阻塞和喚醒執行緒。註釋中有這麼一段：
這個類是為擁有更高級別抽象的併發類服務的，開發中我們不會用到這個類
既然只是native方法，開發中也用不到，那麼還有必要去看麼？
瞭解LockSupport可以幫助我們更好理解併發，而且大家熟悉的併發中最核心的AQS類中也大量的使用了LockSupport，所以還是有必要看一看的，至少熟悉其中的概念。
為什麼需要LockSupport
已經知道了這個類就是阻塞喚醒，Object.wait和Object.notify，Thread.suspend和Thread.resume這兩對方法也是類似效果，那麼還有必要去看麼？？？
Thread.suspend和Thread.resume為什麼被棄用
- suspend將執行緒掛起，從執行狀態阻塞狀態，但是並不釋放所佔用的鎖
- suspend方法至少已經滿足互斥，不可剝奪兩個死鎖的條件了
- resume將執行緒解除掛起，從阻塞狀態到執行狀態，通常是等待其他任務完成， 請求與保持條件也成立了
- 最後只差 迴圈等待條件 就死鎖了，這實在太危險了，一不小心就容易死鎖，而且死鎖的問題是很難排查的
Object.wait和Object.notify存在什麼問題
- 不滿足條件時我們需要在程式碼中保證拿到鎖才能呼叫，把執行緒放到等待佇列中
- notify是從等待池中隨機放一個執行緒出來，當需要喚醒特定執行緒時，只能notifyAll
LockSupport會有上面的問題麼，又有哪些特點呢，讓我們進入原始碼
原始碼
類宣告和屬性
package java.util.concurrent.locks; public class LockSupport { // 工具類，ban掉構造 private LockSupport() {} private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE; // parkBlocker的記憶體偏移量 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類中的parkBlocker屬性，然後獲取其在記憶體中的偏移量 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()
// 最簡單的方式，但是不推薦
public static void park() {
/**
* 將當前執行緒掛起，是通過二元訊號量，獲取許可證實現的，拿到許可證後才執行掛起
* 不是基於物件的監視器鎖，所以不需要顯示的同步
* 如果超時了，被中斷了或者unpark了就會return並且釋放許可證
* 需要注意的是和wait一樣也會因為JVM內部未知原因return，所以我們如果使用也需要放在迴圈內
* 第一個引數 flase代表納秒級別超時控制，此級別下第二個引數timeout為0代表無限等待
* 第一個引數 true代表毫秒級別超時控制，此級別下第二個引數timeout為0會立即返回
*/
UNSAFE.park(false, 0L);
}
// 推薦方式，blocker是個輔助物件，用於跟蹤許可證的獲取，以及定位一些阻塞問題，一般情況park(this)就行
public static void park(Object blocker) {
Thread t = Thread.currentThread();
// 標記對於當前執行緒t，blocker正在獲取許可證，出問題通過getBlocker方法去定位
setBlocker(t, blocker);
UNSAFE.park(false, 0L);
// park操作return了，標記許可證已經釋放
setBlocker(t, null);
}
private static void setBlocker(Thread t, Object arg) {
// 通過偏移量，把給當前執行緒t的parkBlocker屬性賦值為arg
UNSAFE.putObject(t, parkBlockerOffset, arg);
}相信大家已經基本瞭解park操作了，LockSupport還給我們提供了其他功能
// 推薦，納秒級別timeout後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);
}
}
// 推薦，毫秒級別timeout後return
public static void parkUntil(Object blocker, long deadline) {
Thread t = Thread.currentThread();
setBlocker(t, blocker);
UNSAFE.park(true, deadline);
setBlocker(t, null);
}
// 不推薦，納秒級別timeout後return
public static void parkNanos(long nanos) {
if (nanos > 0)
UNSAFE.park(false, nanos);
}
// 不推薦，毫秒級別timeout後return
public static void parkUntil(long deadline) {
UNSAFE.park(true, deadline);
}unpark
public static void unpark(Thread thread) {
if (thread != null)
//釋放執行緒thread的許可證，如果已經是釋放狀態那就什麼都不會發生，因為總共就1個許可，所以unpark可以先於park執行沒有任務問題
UNSAFE.unpark(thread);
}其他方法
// 由於包許可權問題從ThreadLocalRandom類中copy過來的，用於生成隨機數種子
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;
}實踐
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("執行緒1 即將被阻塞");
while (flag.get()) {
LockSupport.park(curr);
System.out.println("執行緒1 復活");
}
System.out.println("執行緒1 結束使命");
});
thread.start();
new Thread(() -> {
System.out.println("喚醒執行緒1");
flag.compareAndSet(true, false);
LockSupport.unpark(thread);
}).start();
}
/**
* 輸出：
* 執行緒1 即將被阻塞
* 喚醒執行緒1
* 執行緒1 復活
* 執行緒1 結束使命
*/
}