java并发编程之LockSupport

Posted 2022-12-09 miaomiaoLoveCode

LockSupport，构建同步组件的基础工具，帮AQS完成相应线程的阻塞或者唤醒的工作。

LockSupport源码分析

LockSupport定义了一组以park开头的方法来阻塞当前线程，unpark来唤醒被阻塞的线程。

阻塞线程

• park()实现

public static void park() 
    UNSAFE.park(false, 0L);

调用native方法阻塞当前线程。

• parkNanos(long nanos)实现

public static void parkNanos(long nanos) 
    if (nanos > 0)
        UNSAFE.park(false, nanos);

阻塞当前线程，最长不超过nanos纳秒，返回条件在park()的基础上增加了超时返回。

• parkUntil(long deadline)实现

public static void parkUntil(long deadline) 
    UNSAFE.park(true, deadline);

阻塞当前线程，知道deadline时间（deadline - 毫秒数）。

在java6之后在park系列方法新增加了入参Object blocker，用于标识阻塞对象，该对象主要用于问题排查和系统监控。

park(Object blocker)实现

public static void park(Object blocker) 
    Thread t = Thread.currentThread();
    setBlocker(t, blocker);
    UNSAFE.park(false, 0L);
    setBlocker(t, null);

1. 记录当前线程等待的对象（阻塞对象）；
2. 阻塞当前线程；
3. 当前线程等待对象置为null。

parkNanos(Object blocker, long nanos)实现

public static void parkNanos(Object blocker, long nanos) 
    if (nanos > 0) 
        Thread t = Thread.currentThread();
        setBlocker(t, blocker);
        UNSAFE.park(false, nanos);
        setBlocker(t, null);
    

阻塞当前线程，最长等待时间不超过nanos毫秒，同样，在阻塞当前线程的时候做了记录当前线程等待的对象操作。

parkUntil(Object blocker, long deadline)

public static void parkUntil(Object blocker, long deadline) 
    Thread t = Thread.currentThread();
    setBlocker(t, blocker);
    UNSAFE.park(true, deadline);
    setBlocker(t, null);

阻塞当前线程直到deadline时间，相同的，也做了阻塞前记录当前线程等待对象的操作。

到这里，问题来了，为什么在java6要在入参引入blocker呢？blocker的作用到底是什么？

先看看线程dump的结果：

从线程dump结果可以看出：
有blocker的可以传递给开发人员更多的现场信息，可以查看到当前线程的阻塞对象，方便定位问题。所以java6新增加带blocker入参的系列park方法，替代原有的park方法。

唤醒线程

• unpark(Thread thread)实现

public static void unpark(Thread thread) 
    if (thread != null)
        UNSAFE.unpark(thread);

唤醒处于阻塞状态的线程Thread。

从源码不难发现，LockSupport所有的方法都是调用native的park和unpark实现的，接下来我们具体看看HotSpot中的park/unpark的具体实现。

HotSpot里的park/unpark

在HotSpot中，每个java线程都有一个Parker的实例，Parker的定义是这样子的：

从Parker定义不难看出：
1. 定义私有属性_counter：可以理解为是否可以调用park的一个许可证，只有_count > 0的时候才能调用；
2. 提供public方法park和unpark支撑阻塞/唤醒线程；
3. Parker继承PlatformParker：

从PlatformParker的定义可以看出，Parker实际上是利用Posix的mutex，condition来实现的。

HotSpot park实现
1. 尝试是否能可以调用park，如果_counter > 0，可以调用，将_counter置为0，返回；

2. 步骤1不成功，构造当前线程的ThreadBlockInVM，检查_counter > 0是否成立，成立则将_counter设置为0，unlock mutex，返回；

3. 步骤2不成功，根据等待时间调用不同的等待函数等待，如果等待返回正确，将_counter置为0，unlock mutex，返回，park调用成功。

相比之下，unpark的实现就简单多了。

HotSpot unpark实现

1. 将_counter置为1；
2. 判断之前_counter的值：
   
   • 小于1时，调用pthread_cond_signal唤醒在park中等待的线程；
   • 等于1时，unlock mutex，返回。

**总结：**HotSpot Parker用condition和mutex维护了一个_counter变量，park时，变量_counter置为0，unpark时，变量_counter置为1。