深入并发学习-LockSupport


LockSupport

LockSupport是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。

LockSupport中的park()和 unpark()的作用分别是阻塞线程和解除阻塞线程。

总之,比wait/notify,await/signal更强。

3种让线程等待和唤醒的方法

  • 使用Object中的wait()方法让线程等待,使用object中的notify()方法唤醒线程
  • 使用JUC包中Condition的await()方法让线程等待,使用signal()方法唤醒线程
  • LockSupport类可以阻塞当前线程以及唤醒指定被阻塞的线程

waitNotify限制

Object类中的wait和notify方法实现线程等待和唤醒

public class WaitDemo {

    static Object lock = new Object();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(()->{
            synchronized (lock) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" come in.");
                try {
                    lock.wait();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 换醒.");
        }, "Thread A").start();

        Thread.sleep(2000);

        new Thread(()->{
            synchronized (lock) {
                lock.notify();

                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 通知.");
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "Thread B").start();
    }
}

wait和notify方法必须要在同步块或者方法里面且成对出现使用,否则会抛出java.lang.IllegalMonitorStateException。

调用顺序要先wait后notify才OK。

awaitSignal限制

Condition接口中的await后signal方法实现线程的等待和唤醒,与Object类中的wait和notify方法实现线程等待和唤醒类似。

public class ConditionAwaitSignalDemo {
    public static void main(String[] args) {

        ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        Condition condition = lock.newCondition();

        new Thread(()->{

            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" come in.");
                lock.lock();
                condition.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 换醒.");
        },"Thread A").start();

        new Thread(()->{
            try {
                lock.lock();
                condition.signal();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 通知.");
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        },"Thread B").start();
    }

} 

await和signal方法必须要在同步块或者方法里面且成对出现使用,否则会抛出java.lang.IllegalMonitorStateException。

调用顺序要先await后signal才OK。

LockSupport方法介绍

传统的synchronized和Lock实现等待唤醒通知的约束

  • 线程先要获得并持有锁,必须在锁块(synchronized或lock)中
  • 必须要先等待后唤醒,线程才能够被唤醒

LockSupport是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。

LockSupport类使用了一种名为Permit(许可)的概念来做到阻塞和唤醒线程的功能,每个线程都有一个许可(permit),permit只有两个值1和零,默认是零。

可以把许可看成是一种(0.1)信号量(Semaphore),但与Semaphore不同的是,许可的累加上限是1。

通过park()和unpark(thread)方法来实现阻塞和唤醒线程的操作

park()/park(Object blocker) - 阻塞当前线程阻塞传入的具体线程

public class LockSupport {

    ...

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

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

    ...

}

permit默认是0,所以一开始调用park()方法,当前线程就会阻塞,直到别的线程将当前线程的permit设置为1时,park方法会被唤醒,然后会将permit再次设置为0并返回。

unpark(Thread thread) - 唤醒处于阻塞状态的指定线程

public class LockSupport {

    ...

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

    ...

}

调用unpark(thread)方法后,就会将thread线程的许可permit设置成1(注意多次调用unpark方法,不会累加,pemit值还是1)会自动唤醒thead线程,即之前阻塞中的LockSupport.park()方法会立即返回。

LockSupport案例解析

public class LockSupportDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread a = new Thread(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "come in");
            LockSupport.park();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "unpark");
        }, "a");

        a.start();

        Thread.sleep(3000);

        new Thread(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "come in");
            LockSupport.unpark(a);

        }, "b").start();

    }
}

LockSupport是用来创建锁和共他同步类的基本线程阻塞原语。

LockSuport是一个线程阻塞工具类,所有的方法都是静态方法,可以让线程在任意位置阻塞,阻寨之后也有对应的唤醒方法。归根结底,LockSupport调用的Unsafe中的native代码。

LockSupport提供park()和unpark()方法实现阻塞线程和解除线程阻塞的过程

LockSupport和每个使用它的线程都有一个许可(permit)关联。permit相当于1,0的开关,默认是0,调用一次unpark就加1变成1,调用一次park会消费permit,也就是将1变成0,同时park立即返回。

如再次调用park会变成阻塞(因为permit为零了会阻塞在这里,一直到permit变为1),这时调用unpark会把permit置为1。每个线程都有一个相关的permit, permit最多只有一个,重复调用unpark也不会积累凭证。

形象的理解: 线程阻塞需要消耗凭证(permit),这个凭证最多只有1个。当调用park方法时,如果有凭证,则会直接消耗掉这个凭证然后正常退出。如果无凭证,就必须阻塞等待凭证可用。而unpark则相反,它会增加一个凭证,但凭证最多只能有1个,累加无放。

为什么可以先唤醒线程后阻塞线程?

因为unpark获得了一个凭证,之后再调用park方法,就可以名正言顺的凭证消费,故不会阻塞。

为什么唤醒两次后阻塞两次,但最终结果还会阻塞线程?

因为凭证的数量最多为1(不能累加),连续调用两次 unpark和调用一次 unpark效果一样,只会增加一个凭证;而调用两次park却需要消费两个凭证,证不够,不能放行。


文章作者: Adbo
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