《重新学习多线程》-- park,unpark 以及线程状态间的切换

阿甘与阿Q
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park,unpark

基本使用

它们是 LockSupport 类中的方法

// 暂停当前线程

LockSupport.park();

// 恢复某个线程的运行

LockSupport.unpark(暂停线程对象)

先 park 再 unpark

carbon (17).png 先 unpark 再 park

carbon (16).png

原理

每个线程都有自己的一个 Parker 对象，由三部分组成 _counter ， _cond 和 _mutex 打个比喻

  • 线程就像一个旅人，Parker 就像他随身携带的背包，条件变量就好比背包中的帐篷。_counter 就好比背包中的备用干粮（0 为耗尽，1 为充足）

  • 调用 park 就是要看需不需要停下来歇息

    • 如果备用干粮耗尽，那么钻进帐篷歇息

    • 如果备用干粮充足，那么不需停留，继续前进

  • 调用 unpark，就好比令干粮充足

    • 如果这时线程还在帐篷，就唤醒让他继续前进

    • 如果这时线程还在运行，那么下次他调用 park 时，仅是消耗掉备用干粮，不需停留继续前进

      • 因为背包空间有限，多次调用 unpark 仅会补充一份备用干粮

image.png

  1. 当前线程调用 Unsafe.park() 方法

  2. 检查 _counter ，本情况为 0，这时，获得 _mutex 互斥锁

  3. 线程进入 _cond 条件变量阻塞

  4. 设置 _counter = 0

image.png

  1. 调用 Unsafe.unpark(Thread_0) 方法，设置 _counter 为 1

  2. 唤醒 _cond 条件变量中的 Thread_0

  3. Thread_0 恢复运行

  4. 设置 _counter 为 0

image.png

  1. 调用 Unsafe.unpark(Thread_0) 方法，设置 _counter 为 1

  2. 当前线程调用 Unsafe.park() 方法

  3. 检查 _counter ，本情况为 1，这时线程无需阻塞，继续运行

  4. 设置 _counter 为 0

线程状态切换

image.png

假设有线程 Thread t

情况 1 NEW --> RUNNABLE

  • 当调用 t.start() 方法时，由 NEW --> RUNNABLE

情况 2 RUNNABLE <--> WAITING

t 线程用 synchronized(obj) 获取了对象锁后

  • 调用 obj.wait() 方法时，t 线程从 RUNNABLE --> WAITING

  • 调用obj.notify() ， obj.notifyAll() ， t.interrupt() 时

    • 竞争锁成功，t 线程从 WAITING --> RUNNABLE

    • 竞争锁失败，t 线程从 WAITING --> BLOCKED

情况 3 RUNNABLE <--> WAITING

  • 当前线程调用 t.join() 方法时，当前线程从 RUNNABLE --> WAITING

    • 注意是当前线程在t 线程对象的监视器上等待

  • t 线程运行结束，或调用了当前线程的 interrupt() 时，当前线程从 WAITING --> RUNNABLE

情况 4 RUNNABLE <--> WAITING

  • 当前线程调用 LockSupport.park() 方法会让当前线程从 RUNNABLE --> WAITING

  • 调用 LockSupport.unpark(目标线程) 或调用了线程 的 interrupt() ，会让目标线程从 WAITING -->RUNNABLE

情况 5 RUNNABLE <--> TIMED_WAITING

t 线程用 synchronized(obj) 获取了对象锁后

  • 调用 obj.wait(long n) 方法时，t 线程从 RUNNABLE --> TIMED_WAITING

  • t 线程等待时间超过了 n 毫秒，或调用 obj.notify() ， obj.notifyAll() ， t.interrupt() 时

    • 竞争锁成功，t 线程从 TIMED_WAITING --> RUNNABLE

    • 竞争锁失败，t 线程从 TIMED_WAITING --> BLOCKED

情况 6 RUNNABLE <--> TIMED_WAITING

  • 当前线程调用 t.join(long n) 方法时，当前线程从 RUNNABLE --> TIMED_WAITING

    • 注意是当前线程在t 线程对象的监视器上等待

  • 当前线程等待时间超过了 n 毫秒，或t 线程运行结束，或调用了当前线程的 interrupt() 时，当前线程从TIMED_WAITING --> RUNNABLE

情况 7 RUNNABLE <--> TIMED_WAITING

  • 当前线程调用 Thread.sleep(long n) ，当前线程从 RUNNABLE --> TIMED_WAITING

  • 当前线程等待时间超过了 n 毫秒，当前线程从 TIMED_WAITING --> RUNNABLE

情况 8 RUNNABLE <--> TIMED_WAITING

  • 当前线程调用 LockSupport.parkNanos(long nanos) 或 LockSupport.parkUntil(long millis) 时，当前线程从 RUNNABLE --> TIMED_WAITING

  • 调用 LockSupport.unpark(目标线程) 或调用了线程 的 interrupt() ，或是等待超时，会让目标线程从TIMED_WAITING--> RUNNABLE

情况 9 RUNNABLE <--> BLOCKED

  • t 线程用 synchronized(obj) 获取了对象锁时如果竞争失败，从 RUNNABLE --> BLOCKED

  • 持 obj 锁线程的同步代码块执行完毕，会唤醒该对象上所有 BLOCKED 的线程重新竞争，如果其中 t 线程竞争成功，从 BLOCKED --> RUNNABLE ，其它失败的线程仍然 BLOCKED

情况 10 RUNNABLE <--> TERMINATED

当前线程所有代码运行完毕，进入 TERMINATED

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