LockSupport解析与使用

r囧r小猫 2021-09-19 16:04 394阅读 0赞

[https://blog.csdn.net/secsf/article/details/78560013][https_blog.csdn.net_secsf_article_details_78560013]

[https://www.jianshu.com/p/e3afe8ab8364][https_www.jianshu.com_p_e3afe8ab8364]

concurrent包是基于AQS (AbstractQueuedSynchronizer)框架的，AQS框架借助于两个类：

*  Unsafe（提供CAS操作）
 *  LockSupport（提供park/unpark操作）

因此，LockSupport非常重要。

## 两个重点 ##

（1）**操作对象**

归根结底，LockSupport.park()和LockSupport.unpark(Thread thread)调用的是Unsafe中的native代码：

//LockSupport中
    public static void park() {
            UNSAFE.park(false, 0L);
        }

//LockSupport中
    public static void unpark(Thread thread) {
            if (thread != null)
                UNSAFE.unpark(thread);
        }

**Unsafe类中的对应方法：**

//park
        public native void park(boolean isAbsolute, long time);
        
        //unpack
        public native void unpark(Object var1);

park函数是将当前调用Thread阻塞，而unpark函数则是将指定线程Thread唤醒。

**与Object类的wait/notify机制相比，park/unpark有两个优点：**

*  以thread为操作对象更符合阻塞线程的直观定义
 *  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。

**（2）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。
 *  **但是这个“许可”是不能叠加的，“许可”是一次性的。**  
    比如线程B连续调用了三次unpark函数，当线程A调用park函数就使用掉这个“许可”，如果线程A再次调用park，则进入等待状态。

## Unsafe.park和Unsafe.unpark的底层实现原理 ##

在Linux系统下，是用的Posix线程库pthread中的mutex（互斥量），condition（条件变量）来实现的。  
**mutex和condition保护了一个\_counter的变量，当park时，这个变量被设置为0，当unpark时，这个变量被设置为1。**

源码：  
每个Java线程都有一个Parker实例，Parker类是这样定义的：

class Parker : public os::PlatformParker {  
    private:  
      volatile int _counter ;  
      ...  
    public:  
      void park(bool isAbsolute, jlong time);  
      void unpark();  
      ...  
    }  
    class PlatformParker : public CHeapObj<mtInternal> {  
      protected:  
        pthread_mutex_t _mutex [1] ;  
        pthread_cond_t  _cond  [1] ;  
        ...  
    }

可以看到Parker类实际上用Posix的mutex，condition来实现的。  
在Parker类里的\_counter字段，就是用来记录“许可”的。

*  **park 过程**

当调用park时，先尝试能否直接拿到“许可”，即\_counter>0时，如果成功，则把\_counter设置为0，并返回：

void Parker::park(bool isAbsolute, jlong time) {  
      
      // Ideally we'd do something useful while spinning, such  
      // as calling unpackTime().  
      
      // Optional fast-path check:  
      // Return immediately if a permit is available.  
      // We depend on Atomic::xchg() having full barrier semantics  
      // since we are doing a lock-free update to _counter.  
      
      if (Atomic::xchg(0, &_counter) > 0) return;

如果不成功，则构造一个ThreadBlockInVM，然后检查\_counter是不是>0，如果是，则把\_counter设置为0，unlock mutex并返回：

ThreadBlockInVM tbivm(jt);  
    if (_counter > 0)  { // no wait needed  
      _counter = 0;  
      status = pthread_mutex_unlock(_mutex);

否则，再判断等待的时间，然后再调用pthread\_cond\_wait函数等待，如果等待返回，则把\_counter设置为0，unlock mutex并返回：

if (time == 0) {  
      status = pthread_cond_wait (_cond, _mutex) ;  
    }  
    _counter = 0 ;  
    status = pthread_mutex_unlock(_mutex) ;  
    assert_status(status == 0, status, "invariant") ;  
    OrderAccess::fence();

*  **unpark 过程**

当unpark时，则简单多了，直接设置\_counter为1，再unlock mutex返回。如果\_counter之前的值是0，则还要调用pthread\_cond\_signal唤醒在park中等待的线程：

void Parker::unpark() {  
      int s, status ;  
      status = pthread_mutex_lock(_mutex);  
      assert (status == 0, "invariant") ;  
      s = _counter;  
      _counter = 1;  
      if (s < 1) {  
         if (WorkAroundNPTLTimedWaitHang) {  
            status = pthread_cond_signal (_cond) ;  
            assert (status == 0, "invariant") ;  
            status = pthread_mutex_unlock(_mutex);  
            assert (status == 0, "invariant") ;  
         } else {  
            status = pthread_mutex_unlock(_mutex);  
            assert (status == 0, "invariant") ;  
            status = pthread_cond_signal (_cond) ;  
            assert (status == 0, "invariant") ;  
         }  
      } else {  
        pthread_mutex_unlock(_mutex);  
        assert (status == 0, "invariant") ;  
      }  
    }

[https_blog.csdn.net_secsf_article_details_78560013]: https://blog.csdn.net/secsf/article/details/78560013
[https_www.jianshu.com_p_e3afe8ab8364]: https://www.jianshu.com/p/e3afe8ab8364