【Java 并发编程系列】【J.U.C】：LockSupport

2023-08-13 12:36:10

介绍

LockSupport 工具类的主要作用是挂起和唤醒线程，该工具类是创建锁和其他同步类的基础。LockSupport 类与每个使用它的线程都会关联一个许可证，在默认情况下调用LockSupport 类的方法的线程是不持有许可证的。LockSupport 是使用Unsafe 类实现的。

主要函数

static void park()

如果调用park 方法的线程已经拿到了与LockSupport 关联的许可证，则调用LockSupport.park() 时会马上返回，否则调用线程会被禁止参与线程的调度，也就是会被阻塞挂起。

在如下代码中，在main 函数中直接调用park 方法，最终只会输出begin park!，然后当前线程被挂起，这是因为默认情况下调用线程是不持有许可证的。

public static void main(String[] args) {

      System.out.println("begin park!");

      LockSupport.park();
		
      System.out.println("end park!");
}

在其他线程调用unpark(Thread thread) 方法并且将当前线程作为参数时，调用park 方法而被阻塞的线程会返回。另外，如果其他线程调用了阻塞线程的interrupt()方法，设置了中断标志或者线程被虚假唤醒，则阻塞线程也会返回。所以在调用park 方法时最好也使用循环条件判断方式。需要注意的是，因调用park() 方法而被阻塞的线程被其他线程中断而返回时并不会抛出InterruptedException 异常。

static void unpark(Thread thread)

当一个线程调用unpark 时，如果参数thread 线程没有持有thread 与LockSupport 类关联的许可证，则让thread 线程持有。如果thread 之前因调用park() 而被挂起，则调用unpark 后，该线程会被唤醒。如果thread 之前没有调用park ，则调用unpark 方法后，再调用park 方法，其会立刻返回。

修改代码如下：

public static void main(String[] args) {

      System.out.println("begin park!");

      // 使当前线程获得许可证
      LockSupport.unpark(Thread.currentThread());
	
      // 再次调用park方法
      LockSupport.park();
		
      System.out.println("end park!");
}

输出结果为：

begin park!
end park!

static void parkNanos(long nanos)

如果调用park 方法的线程已经拿到了与LockSupport 关联的许可证，则调用LockSupport.parkNanos(long nanos) 方法后会马上返回。该方法的不同在于，如果没有拿到许可证，则调用线程会被挂起nanos 时间后修改为自动返回。

另外park 方法还支持带有blocker 参数的方法void park(Object blocker) 方法，当线程在没有持有许可证的情况下调用park 方法而被阻塞挂起时，这个blocker 对象会被记录到该线程内部。

使用诊断工具可以观察线程被阻塞的原因，诊断工具是通过调用getBlocker(T hread) 方法来获取blocker 对象的，所以JDK 推荐我们使用带有blocker 参数的park 方法，并且blocker 被设置为this ，这样当在打印线程堆横排查问题时就能知道是哪个类被阻塞了。

例如下面的代码：

public class ParkTest {

      public void parkTest() {
            LockSupport.park(); // 1
      }

      public static void main(String[] args) {
            ParkTest test = new ParkTest();
            test.parkTest();
      }
}

运行代码后，使用jstack 命令查看线程堆栈可以看下如下结果：

"main" #1 prio=5 os_prio=0 tid=0x0000000003652800 nid=0x345c waiting on condition [0x000000000341f000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
        at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
        at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:304)
        at ParkTest.parkTest(ParkTest.java:6)
        at ParkTest.main(ParkTest.java:11)

修改代码1 为LockSupport.park(this);后，再次输出线程堆栈结果如下：

"main" #1 prio=5 os_prio=0 tid=0x0000000002a12800 nid=0x2a28 waiting on condition [0x000000000247f000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
        at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
        - parking to wait for  <0x00000000d5bf4418> (a ParkTest)
        at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175)
        at ParkTest.parkTest(ParkTest.java:6)
        at ParkTest.main(ParkTest.java:11)

使用带blocker 参数的park 方法，线程堆栈可以提供更多有关阻塞对象的信息。

static void park(Object blocker)

public static void park(Object blocker) {
    // 获取调用线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 设置此线程blocker变量
    setBlocker(t, blocker);
    // 挂起线程
    UNSAFE.park(false, 0L);
    // 线程被激活后清除blocker变量，因为一般都是在线程阻塞时才分析原因
    setBlocker(t, null);
}

Thread 类里面有个变量volatile Object parkBlocker ，用来存放park 方法传递的blocker 对象，也就是把blocker 变量存放到了调用park 方法的线程的成员变量里面。

static void parkNanos(Object blocker, long nanos)

相比park(Object blocker) 方法多了超时时间。

static void parkUntil(Object blocker, long deadline)

public static void parkUntil(Object blocker, long deadline) {
    Thread t = Thread.currentThread();
    setBlocker(t, blocker);
    
    // isAbsolute=true,time=deadline;表示到deadline 时间后返回
    UNSAFE.park(true, deadline);
    setBlocker(t, null);
}

其中参数deadline 的时间单位为ms ，该时间是从1970 年到现在某一个时间点的毫秒值。这个方法和parkNanos(Object blocker, long nanos) 方法的区别是，后者是从当前算等待nanos 秒时间，而前者是指定一个时间点，比如需要等到2017.12.11 12:00:00 ，则把这个时间点转换为从1970 年到这个时间点的总毫秒数。

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