LockSupport:不用担心线程被永久阻塞

让线程“等待”的方法有很多,例如wait()和notify(),不过这两个方法是对对象做操作,它们不在Thread类中。如果一个对象object o调用wait()方法,那么它就会进入object的等待队列中,直到notify()方法被调用后,从这个等待队列中随机选择唤醒一个线程,这种选择是随机的,是不公平的。

还有suspend()和resume()方法,不过既然是被标注为废弃方法,就很少用了,因为suspend()方法挂起线程后,不会释放任何资源,此时如果有其他线程想去访问它占用的锁时,也会被牵连一起等待。如果resume()方法意外地被执行在suspend()之前,那么被挂起的线程就起不来了,一直处于挂起状态。还有一点很重要的是,书上说“对于被suspend()挂起的线程,它的线程状态依然是Runnable,这会严重影响系统对线程当前状态的判断。“这么多问题,怪不得被标注为废弃方法。

有一种安全的方法,就是用阻塞工具类LockSupport,在线程执行时的任意地方都可以调用它,使用LockSupport.park()方法让线程阻塞,然后在想唤醒线程的地方调用LockSupport.unpakr()方法。为什么说它是安全的呢?假设LockSupport.unpark()方法意外地在LockSupport.park()方法前被调用了,被阻塞的线程仍然可以被唤醒,是的,来看看代码:

LockSupport:不用担心线程被永久阻塞_第1张图片

我们定义线程执行后睡眠,然后在执行LockSupport.park()来阻塞线程,做的事情很简单。然后main函数中,实例化两个线程T1,T2。T1先执行后接着立刻调用LockSupport.unpark()方法,模拟unpark()方法意外地发生在了park()方法前,T2也一样。执行结果你会发现,两个线程始终能够完成所有任务,不会因为方法的调用顺序出现意外而导致线程被永久阻塞。

这样看来很不错,但是想知道它是怎么做到的,代码一条一条按顺序执行?难道是有序性的问题,程序执行时出现了指令重排?以前刚开始看多线程时,就了解到指令重排的问题,指令是否发生重排,如何重排,都是不可预知的。不过,指令重排有一个基本前提,就是保证串行语义的一致性,也就是保证不会使逻辑语义发生问题,否则代码就无法保证一直正常工作了,所以,在串行执行的代码程序中,不用担心指令重排的问题。在多线程环境下,就不能保障指令重排出现问题了。

排除了指令重排问题,至于为什么LockSupport.unpark()方法意外地被调用在了LockSupport.park()方法后,线程还能从阻塞状态被唤醒?首先我去翻了文档:

LockSupport:不用担心线程被永久阻塞_第2张图片

原来,LockSupport类使用了类似于信号量的东西,文档里称为许可,LockSupport类为每一个线程使用它的线程都与一个许可关联起来,调用park()方法时,如果这个许可是可用的,那么就把许可设置为不可用,线程进入阻塞。当调用unpark()方法后,如果许可不可用,则将其设置为可用,此时线程被唤醒。文档中有一句说到,每个使用LockSupport类的线程都与一个许可关联(注意许可只有一个,这与信号量不同),还有特别重要的一句“调用park()方法的线程和另一个试图将其unpark()的线程之间的竞争将保持活性”,这才是park()和unpark()方法调用顺序不当也不会出错的原因。

      可是文档只是告诉我它们之间的活性竞争特点所以不会引起unpark()被调用在park()前而造成的线程永久阻塞问题,并没有告诉我们它们是如何做到的。这里我们再把重点放在那个“许可”上,我在网上翻了一些LockSupport的源码解读,下面两个我觉得挺不错:

https://www.cnblogs.com/leesf456/p/5347293.html

https://blog.csdn.net/chengzhang1989/article/details/79669045

两个一起看,大概就是,LockSupport类引入了sun.misc.Unsafe类中的park()和unpark()方法,park()方法中的Parker类有一个链表成员_counter就是文档中所说的“许可”,调用park()方法,如果许可_counter的值大于0(表示许可可用),就把它设置为0,并且调用Linux线程下的pthread_cond_timedwait一直等待。而unpark()方法,如果许可_counter等于0,也就是不可用,就设置为1,然后直接返回,否则就一直等待许可的改变,这样来实现park()和unpark()方法之间的活性竞争。

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