LockSupport实现原理

最新推荐文章于 2025-09-06 11:02:05 发布

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#java #jvm #c++

LockSupport是Java中用于线程阻塞和唤醒的基础工具，它通过park和unpark方法实现。线程在调用park时，如果许可证可用则继续执行，否则会被阻塞。unpark方法可以唤醒被阻塞的线程。内部使用Unsafe类直接操作内存来设置和获取线程的parkBlocker，从而控制线程状态。Unsafe的park和unpark方法涉及到了线程的Parker对象，用于实际的阻塞和解除阻塞操作。

文中了解到AQS借助LockSupport.park和LockSupport.unpark完成线程的阻塞和唤醒，那么LockSupport内部又是怎么实现的？这是一个什么类？

LockSupport是用于使用锁阻塞线程的基础实现，是其他同步类的基础，这个类为每个使用它的线程关联一个许可证(有点类似于Semaphore)，如果许可证可用，线程调用park方法时会立即返回，线程正常执行，否则当前线程阻塞，直到有其他线程调用unpark使得许可证可用，此时线程被唤醒，再次尝试获取许可证，其内部定义的park和unpark方法提供了阻塞和解决阻塞的基本实现。

LockSupport常见函数如下表所示：

函数名称	说明	备注
void park()	阻塞当前线程	在下列情况发生时唤醒： 1.调用unpark函数，释放该线程的许可； 2.该线程被中断； 3.设置的阻塞超时时间耗尽； 4.到达设置的指定时间
void park(Object blocker)	使用指定的blocker对象阻塞当前线程	唤醒条件，park中已说明
void parkNanos(long nanos)	阻塞当前线程直到超时时间耗尽，nanos为指定的超时时间	唤醒条件，park中已说明
void parkNanos(Object blocker, long nanos)	在超时时间耗尽前，使用指定的blocker对象阻塞当前线程，如果在到达超时时间后，许可仍不可用，则结束阻塞	唤醒条件，park中已说明
void parkUntil(long deadline)	在指定时间前，阻塞该线程，如果在到达指定时间后，许可仍不可用，则结束阻塞	唤醒条件，park中已说明
void parkUntil(Object blocker, long deadline)	在指定时间前，使用指定的对象阻塞该线程，如果在到达指定时间后，许可仍不可用，则结束阻塞	唤醒条件，park中已说明
void unpark(Thread thread)	用于唤醒传入的在阻塞中的线程	/
Object getBlocker(Thread t)	获取当前线程的阻塞对象	/
void setBlocker(Thread t, Object arg)	使用指定对象为线程设置阻塞对象	/

LockSupport.park

ReentrantLock中调用LockSupport.park代码如下所示：

 // AbstractQueuedSynchronizer.java
 private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
     LockSupport.park(this);
     return Thread.interrupted();
 }
复制代码

在LockSupport中，void park(Object blocker)实现代码如下：

 // LockSupport.java
 public static void park(Object blocker) {
     Thread t = Thread.currentThread();
     setBlocker(t, blocker);
     UNSAFE.park(false, 0L);
     setBlocker(t, null);
 }
复制代码

可以看到在park流程中主要包含以下过程：

获取当前线程
将传入的对象设置为该线程的parkBlocker

setBlocker函数实现如下所示：
```
 private static void setBlocker(Thread t, Object arg) {
     // Even though volatile, hotspot doesn't need a write barrier here.
     UNSAFE.putObject(t, parkBlockerOffset, arg);
 }
复制代码
```
可以看到这里新出现了UNSAFE和parkBlockerOffset两个标识，这两个是用来干嘛的？我们一起看看其声明的代码：
```
 private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
 private static final long parkBlockerOffset;
复制代码
```
```
 static {
     try {
         UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
         Class<?> tk = Thread.class;
         parkBlockerOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
             (tk.getDeclaredField("parkBlocker"));
         .....
     } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
 }
复制代码
```
可以看到UNSAFE对象是通过Unsafe.getUnsafe()获取的，那么Unsafe这个类到底是干嘛的？

大家都知道Java对象在内存中创建，大多数情况下我们都是通过类的对象去修改和访问内存中的数据的，那么如果需要直接从内存修改某一对象的取值，应该怎么做呢？就是使用Unsafe类，该类只允许在JDK信任的类中调用(当前也可以用反射实例化该类对象)。

在Unsafe类中定义了两个重要函数park和unpark，其中park用于实现线程阻塞，unpark用于实现线程唤醒(Unsafe本质上是操作线程的Parker对象来完成线程阻塞和唤醒的，具体见参考链接，了解即可)，上文中的parkBlockerOffset正是定义了Thread类的parkBlocker属性成员的内存偏移量，使用该值再结合Unsafe对象就可以实现直接操作内存中的parkBlocker值的目的，Thread类中的parkBlocker声明如下：
```
 // Thread.java
 volatile Object parkBlocker;
复制代码
```
可以得到这一环节主要是将AQS作为blocker设置到当前线程的parkBlocker成员属性上。

CAS底层也是通过Unsafe执行的
执行UNSAFE.park

结合上文可知，这步完成后，当前线程阻塞
设置线程的parkBlocker为null

第三步中线程处于阻塞状态，当然就不能执行设置parkBlocker为null的操作了，那么什么时候执行呢？当线程从阻塞状态唤醒时，执行该步骤，使得线程的parkBlocker对象恢复初始状态。

LockSupport.unpark

LockSupport.unpark代码如下所示：

 // LockSupport.java
 public static void unpark(Thread thread) {
     if (thread != null)
         UNSAFE.unpark(thread);
 }
复制代码

可以看出当传入的线程不为空时，执行Unsafe的park函数唤醒当前线程，取消阻塞，此时继续执行park函数中的setBlocker(null)，将parkBlocker成员设置为null。

作者：小海编码日记
原文链接：https://juejin.cn/post/7186296167406731321