Java线程阻塞/唤醒-LockSupportLockSupport.park() 和 unpark(Thread) 的

LockSupport.park() 和 unpark(Thread) 的底层原理涉及 JVM 与操作系统（OS）的线程调度机制，是 Java 并发编程中实现线程阻塞/唤醒的核心机制之一。下面详细讲解其底层实现原理。

🔍 一、核心概念：许可机制（Permit）

每个线程内部维护一个许可（permit），这是理解 park() 和 unpark() 行为的关键：

操作	许可变化	线程行为
初始状态	permit = 0	不可运行
调用 `unpark(Thread t)`	permit = 1（最多为1）	如果线程正在 park，则被唤醒
调用 `park()`	如果 permit > 0 → permit -1，立即返回；否则线程进入等待状态	阻塞当前线程

⚠️ 注意：多次调用 unpark() 同一线程不会叠加许可，只会保留一个（即 permit 最多为 1）。

🧠 二、底层实现原理详解

1. JVM 内部实现机制（以 HotSpot 为例）

LockSupport 是通过 JVM 提供的 native 方法 实现的：
- private static native void park(boolean isAbsolute, long time);
- private static native void unpark0(Thread thread);

这些方法最终会调用操作系统的线程调度 API，如：

平台	底层机制
Linux	使用 `pthread_cond_wait` 或 `futex` 系统调用
Windows	使用 `WaitOnAddress` 或 `Condition Variable`
Solaris	使用 `lwp_park` / `lwp_unpark`

2. 线程挂起与恢复流程

✅ park() 的执行过程：

检查当前线程的 permit 值：
- 如果 permit == 1 → 清除 permit，立即返回。
- 如果 permit == 0 → 当前线程进入等待状态。
等待其他线程调用 unpark() 或发生中断。
被唤醒后，继续执行后续代码。

✅ unpark(Thread thread) 的执行过程：

找到目标线程的 JVM 内部表示（JavaThread*）。
尝试将目标线程的 permit 设置为 1。
- 如果目标线程正在 park()，则它会被唤醒。
- 如果目标线程尚未调用 park()，那么下次调用时可以直接返回（因为 permit 已经为 1）。

📦 三、与 `Object.wait()` 的区别（底层视角）

对比项	`LockSupport.park/unpark`	`Object.wait/notify`
实现层级	JVM + OS 调度支持（更底层）	基于对象监视器（Monitor）
是否依赖 synchronized	❌ 否	✅ 是
是否可以跨线程精确控制	✅ 可以指定线程	❌ notifyAll() 或 notify()
是否有虚假唤醒风险	✅ 有	✅ 有
是否清除中断标志	`park()` 不清除中断标志	`wait()` 抛出异常并清除中断标志
性能开销	更轻量级	相对较重（需要 Monitor 获取）

🎯 四、为什么 `unpark()` 可以“先调用”？

这是 LockSupport 的一个重要特性，也是其优于 wait/notify 的地方。

unpark() 会把目标线程的 permit 设置为 1。
如果之后该线程调用 park()，由于 permit == 1，会直接返回而不会阻塞。
这意味着你可以在任意时机唤醒线程，而不必担心它是否已经进入等待状态。

💡 举例说明：

Thread t = new Thread(() -> {
    LockSupport.park(); // 允许在 park 之前 unpark
});
t.start();

LockSupport.unpark(t); // 先 unpark

在这种情况下，线程 t 在执行 park() 时会立即返回，不会阻塞。

🧩 五、实际应用中的典型场景

1. AQS（AbstractQueuedSynchronizer）中的使用

AQS 中大量使用了 LockSupport 来实现线程的阻塞和唤醒：

acquireQueued()：在线程获取锁失败时调用 park() 挂起自己。
release()：释放锁后调用 unpark() 唤醒同步队列中的下一个节点。

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
    try {
        for (;;) {
            final Node p = node.predecessor();
            if (p == head && tryAcquire(arg)) {
                setHead(node);
                p.next = null; // help GC
                return false;
            }
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node))
                LockSupport.park(this); // 挂起当前线程
        }
    } catch (InterruptedException ie) {
        selfInterrupt();
        return true;
    }
}

2. ForkJoinPool 中的任务调度

ForkJoinPool 使用 unpark() 显式唤醒工作线程来处理任务，提高并发效率。

🧪 六、伪唤醒（Spurious Wakeup）问题

虽然不像 wait() 那样频繁，但 park() 也可能出现伪唤醒（Spurious Wakeup），即线程未被显式 unpark() 却从 park() 返回。

✅ 正确做法：

始终将 park() 放入循环中，并配合状态变量判断是否应该继续阻塞：

while (!canProceed()) {
    LockSupport.park();
}

🧾 七、总结

特性	描述
`park()`	阻塞当前线程，直到被 `unpark()` 或中断唤醒
`unpark(Thread)`	唤醒指定线程，即使它尚未调用 `park()` 也能生效
许可机制	每个线程有一个 permit（0 或 1）
可靠性	支持跨线程精确唤醒，避免 `notify()` 的不确定性
底层实现	依赖 JVM native 方法，调用 OS 线程调度接口
应用场景	AQS、线程池、ForkJoin、自定义锁等并发框架

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