并发编程系列之掌握LockSupport的用法

Posted 2021-12-20 smileNicky

并发编程系列之掌握LockSupport的用法

1、什么是LockSupport?

LockSupport是用于创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语

2、两类基本API

LockSupport提供了两类最基本的API：

• block线程类：一般都是以pack开头的方法名，pack*(...)
  pack方法有两个重载的版本：blocker是一个对象，用于指定阻塞哪个对象。不知道的情况，默认以锁对象自己this为blocker

public static void park();
public static void park(Object blocker);

拓展：
parkNanos函数

public static void parkNanos(Object blocker, long nanos) 
    if (nanos > 0)  
        // 获取当前线程
        Thread t = Thread.currentThread();
        // 设置Blocker
        setBlocker(t, blocker);
        // 获取许可，并设置了时间
        UNSAFE.park(false, nanos);
        // 设置许可，重新设置blocker为null，避免unpack，获取的blocker为之前设置的
        setBlocker(t, null);
    

nanos参数表示相对时间，表示等待多长时间

parkUntil函数：表示在指定的时限前禁用当前线程，deadline参数表示绝对时间，表示指定的时间

public static void parkUntil(Object blocker, long deadline) 
    // 获取当前线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 设置Blocker
    setBlocker(t, blocker);
    UNSAFE.park(true, deadline);
    // 设置Blocker为null
    setBlocker(t, null);

• unBlock线程类：unpack(Thread)
  unpack方法用于释放许可，指定线程可以继续运行。

3、LockSupport本质

LockSupport是一个许可的信号量机制，pack消费，unpack放入，放入也是仅一个，不累计。例如，调用unpack放入一个信号量，多次调用，这个是不会累计信号量的，pack调用之后会消费

4、LockSupport例子

例子：如何控制两个线程依次打印1、2、3、4、5、6、…

import java.util.concurrent.locks.LockSupport;
public class LockSupportExample 
    private static final int total = 10;
    private  static int i = 0;
    static Thread t1 , t2;
    public static void main(String[] args) 
        t1 = new Thread(() ->
            while (i < total) 
                System.out.println("t1:" + (++i));
                LockSupport.unpark(t2);
                LockSupport.park();
            
        );
        t2 = new Thread(() -> 
            while (i < total) 
                LockSupport.park();
                System.out.println("t2:" + (++i));
                LockSupport.unpark(t1);
            
        );
        t1.start();
        t2.start();
    

打印：

t1: 1
t2: 2
t1:3
t2:4
t1:5
t2:6
t1:7
t2:8
t1:9
t2:10

5、LockSupport源码

public class LockSupport 
    // Hotspot implementation via intrinsics API
    private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
    
    private static final long parkBlockerOffset;
    
    private static final long SEED;
   
    private static final long PROBE;
  
    private static final long SECONDARY;
    
    static 
        try 
            // 获取Unsafe实例
            UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
            // 线程类的class对象
            Class<?> tk = Thread.class;
            // 获取Thread的parkBlocker字段的内存偏移地址
            parkBlockerOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
                (tk.getDeclaredField("parkBlocker"));
            // 获取Thread的threadLocalRandomSeed字段的内存偏移地址
            SEED = UNSAFE.objectFieldOffset
                (tk.getDeclaredField("threadLocalRandomSeed"));
            // 获取Thread的threadLocalRandomProbe字段的内存偏移地址
            PROBE = UNSAFE.objectFieldOffset
                (tk.getDeclaredField("threadLocalRandomProbe"));
            // 获取Thread的threadLocalRandomSecondarySeed字段的内存偏移地址
            SECONDARY = UNSAFE.objectFieldOffset
                (tk.getDeclaredField("threadLocalRandomSecondarySeed"));
         catch (Exception ex)  throw new Error(ex); 
    

pack方法的源码：

public static void park(Object blocker) 
    // 获取当前线程
    Thread t = Thread.currentThread();
    // 设置Blocker
    setBlocker(t, blocker);
    // 获取许可
    UNSAFE.park(false, 0L);
    // 重新可运行后再此设置Blocker为null，避免unpack获取到上一个设置的setBlocker(t, blocker);
    setBlocker(t, null);

unpack的源码：

public static void unpark(Thread thread) 
    if (thread != null) // 线程为不空
        UNSAFE.unpark(thread); // 释放该线程许可

可以看出，不管是pack的源码还是unpack的源码都是通过Unsafe的底层api实现的

• sun.misc.Unsafe详解
  可以直接进行底层非安全操作的工具类，主要提供如下操作：
• 线程挂起与恢复
• CAS操作
• 操纵对象属性
• 操纵数组元素
• 直接操纵内存

参考资料

• https://pdai.tech/md/java/thread/java-thread-x-lock-LockSupport.html