LockSupport

一 简介

1 概述

LockSupport是用于创建锁和其他同步类的阻塞原语。以下是jdk对LockSupport的描述。

Basic thread blocking primitives for creating locks and other synchronization classes.

在《ReentrantLock详解》（地址：https://yq.aliyun.com/articles/460711）中分析源码的时候，我们就已经多次提到使用LockSupport的pack挂起线程，unpack唤醒被挂起的线程，此博客将详述LockSupport的原理以及实现。

2 许可

LockSupport通过许可（permit）实现挂起线程、唤醒挂起线程功能。可以按照以下逻辑理解：

3 pack时

如果线程的permit存在，那么线程不会被挂起，立即返回；如果线程的permit不存在，认为线程缺少permit，所以需要挂起等待permit。

4 unpack时

如果线程的permit不存在，那么释放一个permit。因为有permit了，所以如果线程处于挂起状态，那么此线程会被线程调度器唤醒。如果线程的permit存在，permit也不会累加，看起来想什么事都没做一样。注意这一点和Semaphore是不同的。

 

二 源码分析

1 park

主要功能：

如果许可存在，那么将这个许可使用掉，并且立即返回。如果许可不存在，那么挂起当前线程，直到以下任意一件事情发生：

• 其他线程以当前线程为参数，调用unpark(thread)方法
• 其他线程通过Thread#interrupt中断当前线程。
• Pack方法没有原因的返回（调用时应该重新检查导致线程暂停的条件）。这一点后面解释。   

 public static void park(Object blocker) {

        //获取当前线程

        Thread t = Thread.currentThread();

        //设置线程的blocker对象

        setBlocker(t, blocker);

        //通过UNSAFE调用，挂起线程

        UNSAFE.park(false, 0L);

        //挂起的线程被唤醒以后，需要将阻塞的Blocker清理掉。

        setBlocker(t, null);

    }

 

2 pack的多版本

LockSupport中pack有多个版本，如下所示：

park(Object)	挂起当前线程，具体见上面pack的源码分析
parkNanos(Object, long)	指定了一个挂起时间（相对于当前的时间），时间到后自动被唤醒；例如1000纳秒后自动唤醒
parkUntil(Object, long)	指定一个挂起时间（绝对时间），时间到后自动被唤醒；例如2018-02-12 21点整自动被唤醒。
park()	和park(Object)相比少了挂起前为线程设置blocker、被唤醒后清理blocker的操作。
parkNanos(long)	和parkNanos(Object, long)类似，仅少了blocker相关的操作
parkUntil(long)	和parkUntil(Object, long)类似，仅少了blocker相关的操作

从上面表格可以看出，park支持blocker对象作为参数。此blocker对象在线程受阻塞时被记录，这样监视工具和诊断工具就可以确定线程受阻塞的原因。建议最好使用这些带blocker的方法版本，而不是不带blocker参数的方法。

 

3 unpark

设置线程许可为可用。

• 如果线程当前已经被pack挂起，那么这个线程将会被唤醒。
• 如果线程当前没有被挂起，那么下次调用pack不会挂起线程。

    public static void unpark(Thread thread) {

        if (thread != null)

            UNSAFE.unpark(thread);

    }

 

三 分析

1 挂起与阻塞

挂起与阻塞主要的区别应该说是它们面向的对象不同。对线程来说， LockSupport的park/unpark更符合阻塞和唤醒的语义，他们以“线程”作为方法的参数，语义更清晰，使用起来也更方便。而wait/notify使“线程”的阻塞/唤醒对线程本身来说是被动的，要准确的控制哪个线程、什么时候阻塞/唤醒是很困难的，所以是要么随机唤醒一个线程（notify）要么唤醒所有的（notifyAll）。

park和unpark方法不会出现Thread.suspend和Thread.resume的死锁问题。这是因为许可的存在，调用park的线程和另一个试图将其unpark的线程之间的将没有竞争关系。此外，如果线程被中断或者超时，则park将返回。

park方法还可以在其他任何时间“毫无理由”地返回，因此通常必须在重新检查返回条件的循环里调用此方法。从这个意义上说，park 是“忙碌等待”的一种优化，它不会浪费这么多的时间进行自旋，但是必须将它与unpark配对使用才更高效。

 

2 使用模型

以下伪代码是pack的常用模型。   

while ( !enable() ) {

        //其他业务逻辑

        ......

        LockSupport.park(this);

        //其他业务逻辑

        ......

    }

以下是ReentrantLock中pack的使用代码   

 final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {

        boolean failed = true;

        try {

            boolean interrupted = false;

            for (;;) {

                final Node p = node.predecessor();

                if (p == head && tryAcquire(arg)) {

                    setHead(node);

                    p.next = null; // help GC

                    failed = false;

                    return interrupted;

                }

                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&

                    parkAndCheckInterrupt())

                    interrupted = true;

            }

        } finally {

            if (failed)

                cancelAcquire(node);

        }

    }



    private final boolean parkAndCheckInterrupt() {

        LockSupport.park(this);

        return Thread.interrupted();

    }