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LockSupport工具

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1. LockSupport 简介

在之前介绍AQS 的底层实现,已经在介绍 java 中的 Lock 时,比如ReentrantLock,ReentReadWriteLocks,已经在介绍线程间等待/通知机制使用的Condition时都会调用 LockSupport.park()方法和 LockSupport.unpark()方法。而这个在同步组件的实现中被频繁使用的 LockSupport 到底是何方神圣,现在就来看看。LockSupport 位于 java.util.concurrent.locks 包下,有兴趣的可以直接去看源码,该类的方法并不是很多。LockSupprot 是线程的阻塞原语,用来阻塞线程和唤醒线程。每个使用 LockSupport 的线程都会与一个许可关联,如果该许可可用,并且可在线程中使用,则调用 park()将会立即返回,否则可能阻塞。如果许可尚不可用,则可以调用 unpark 使其可用。但是注意许可不可重入,也就是说只能调用一次 park()方法,否则会一直阻塞。

2. LockSupport 方法介绍

LockSupport 中的方法不多,这里将这些方法做一个总结:

阻塞线程

  1. void park():阻塞当前线程,如果调用 unpark 方法或者当前线程被中断,从能从 park()方法中返回
  2. void park(Object blocker):功能同方法 1,入参增加一个 Object 对象,用来记录导致线程阻塞的阻塞对象,方便进行问题排查;
  3. void parkNanos(long nanos):阻塞当前线程,最长不超过 nanos 纳秒,增加了超时返回的特性;
  4. void parkNanos(Object blocker, long nanos):功能同方法 3,入参增加一个 Object 对象,用来记录导致线程阻塞的阻塞对象,方便进行问题排查;
  5. void parkUntil(long deadline):阻塞当前线程,知道 deadline;
  6. void parkUntil(Object blocker, long deadline):功能同方法 5,入参增加一个 Object 对象,用来记录导致线程阻塞的阻塞对象,方便进行问题排查;

唤醒线程

void unpark(Thread thread):唤醒处于阻塞状态的指定线程

实际上 LockSupport 阻塞和唤醒线程的功能是依赖于 sun.misc.Unsafe,这是一个很底层的类,有兴趣的可以去查阅资料,比如 park()方法的功能实现则是靠 unsafe.park()方法。另外在阻塞线程这一系列方法中还有一个很有意思的现象就是,每个方法都会新增一个带有 Object 的阻塞对象的重载方法。那么增加了一个 Object 对象的入参会有什么不同的地方了?示例代码很简单就不说了,直接看 dump 线程的信息。

调用 park()方法 dump 线程

"main" #1 prio=5 os_prio=0 tid=0x02cdcc00 nid=0x2b48 waiting on condition [0x00d6f000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
        at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
        at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:304)
        at learn.LockSupportDemo.main(LockSupportDemo.java:7)
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调用 park(Object blocker)方法 dump 线程

"main" #1 prio=5 os_prio=0 tid=0x0069cc00 nid=0x6c0 waiting on condition [0x00dcf000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
        at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
        - parking to wait for  <0x048c2d18> (a java.lang.String)
        at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175)
        at learn.LockSupportDemo.main(LockSupportDemo.java:7)
复制代码

通过分别调用这两个方法然后 dump 线程信息可以看出,带 Object 的 park 方法相较于无参的 park 方法会增加 parking to wait for <0x048c2d18> (a java.lang.String)的信息,这种信息就类似于记录“案发现场”,有助于工程人员能够迅速发现问题解决问题。有个有意思的事情是,我们都知道如果使用 synchronzed 阻塞了线程 dump 线程时都会有阻塞对象的描述,在 java 5 推出 LockSupport 时遗漏了这一点,在 java 6 时进行了补充。还有一点需要需要的是:synchronzed 致使线程阻塞,线程会进入到 BLOCKED 状态,而调用 LockSupprt 方法阻塞线程会致使线程进入到 WAITING 状态。

3. 一个例子

用一个很简单的例子说说这些方法怎么用。

public class LockSupportDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            LockSupport.park();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被唤醒");
        });
        thread.start();
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        LockSupport.unpark(thread);
    }
}
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thread 线程调用 LockSupport.park()致使 thread 阻塞,当 mian 线程睡眠 3 秒结束后通过 LockSupport.unpark(thread)方法唤醒 thread 线程,thread 线程被唤醒执行后续操作。另外,还有一点值得关注的是,LockSupport.unpark(thread)可以指定线程对象唤醒指定的线程

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