Java多线程系列--“JUC锁”07之 LockSupport

LockSupport介绍

LockSupport是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。 
LockSupport中的park() 和 unpark() 的作用分别是阻塞线程和解除阻塞线程，而且park()和unpark()不会遇到“Thread.suspend 和 Thread.resume所可能引发的死锁”问题。
因为park() 和 unpark()有许可的存在；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。

 

LockSupport函数列表

// 返回提供给最近一次尚未解除阻塞的 park 方法调用的 blocker 对象，如果该调用不受阻塞，则返回 null。
static Object getBlocker(Thread t)
// 为了线程调度，禁用当前线程，除非许可可用。
static void park()
// 为了线程调度，在许可可用之前禁用当前线程。
static void park(Object blocker)
// 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。
static void parkNanos(long nanos)
// 为了线程调度，在许可可用前禁用当前线程，并最多等待指定的等待时间。
static void parkNanos(Object blocker, long nanos)
// 为了线程调度，在指定的时限前禁用当前线程，除非许可可用。
static void parkUntil(long deadline)
// 为了线程调度，在指定的时限前禁用当前线程，除非许可可用。
static void parkUntil(Object blocker, long deadline)
// 如果给定线程的许可尚不可用，则使其可用。
static void unpark(Thread thread)

两个重点

• 操作对象

归根结底，LockSupport调用的Unsafe中的native代码： 

public native void unpark(Thread jthread); 
public native void park(boolean isAbsolute, long time); 

两个函数声明清楚地说明了操作对象：park函数是将当前Thread阻塞，而unpark函数则是将另一个Thread唤醒。

与Object类的wait/notify机制相比，park/unpark有两个优点：1. 以thread为操作对象更符合阻塞线程的直观定义；2. 操作更精准，可以准确地唤醒某一个线程（notify随机唤醒一个线程，notifyAll唤醒所有等待的线程），增加了灵活性。

• 关于许可

在上面的文字中，我使用了阻塞和唤醒，是为了和wait/notify做对比。其实park/unpark的设计原理核心是“许可”。park是等待一个许可。unpark是为某线程提供一个许可。如果某线程A调用park，那么除非另外一个线程调用unpark(A)给A一个许可，否则线程A将阻塞在park操作上。

有一点比较难理解的，是unpark操作可以再park操作之前。也就是说，先提供许可。当某线程调用park时，已经有许可了，它就消费这个许可，然后可以继续运行。这其实是必须的。考虑最简单的生产者(Producer)消费者(Consumer)模型：Consumer需要消费一个资源，于是调用park操作等待；Producer则生产资源，然后调用unpark给予Consumer使用的许可。非常有可能的一种情况是，Producer先生产，这时候Consumer可能还没有构造好（比如线程还没启动，或者还没切换到该线程）。那么等Consumer准备好要消费时，显然这时候资源已经生产好了，可以直接用，那么park操作当然可以直接运行下去。如果没有这个语义，那将非常难以操作。

LockSupport示例

对比下面的“示例1”和“示例2”可以更清晰的了解LockSupport的用法。

示例1

package lock.demo7;

public class WaitTest1 {

    public static void main(String[] args) {

        ThreadA ta = new ThreadA("ta");

        synchronized (ta) { // 通过synchronized(ta)获取“对象ta的同步锁”
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start ta");
                ta.start();

                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " block");
                // 主线程等待
                ta.wait();

                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " continue");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    static class ThreadA extends Thread {

        public ThreadA(String name) {
            super(name);
        }

        public void run() {
            synchronized (this) { // 通过synchronized(this)获取“当前对象的同步锁”
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " wakup others");
                notify(); // 唤醒“当前对象上的等待线程”
            }
        }
    }
}

示例2

package lock.demo8;

import java.util.concurrent.locks.LockSupport;

public class LockSupportTest1 {

    private static Thread mainThread;

    public static void main(String[] args) {

        ThreadA ta = new ThreadA("ta");
        // 获取主线程
        mainThread = Thread.currentThread();

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start ta");
        ta.start();

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " block");
        // 主线程阻塞
        LockSupport.park(mainThread);

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " continue");
    }

    static class ThreadA extends Thread {

        public ThreadA(String name) {
            super(name);
        }

        public void run() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " wakup others");
            // 唤醒“主线程”
            LockSupport.unpark(mainThread);
        }
    }
}

运行结果：

main start ta
main block
ta wakup others
main continue

说明：park和wait的区别。wait让线程阻塞前，必须通过synchronized获取同步锁。