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    Shockang的博客:LockSupport 是什么?怎么用?

    作者:[db:作者] 时间:2021-08-13 09:50

    前言

    本文隶属于专栏《100个问题搞定Java并发》,该专栏为笔者原创,引用请注明来源,不足和错误之处请在评论区帮忙指出,谢谢!

    本专栏目录结构和参考文献请见100个问题搞定Java并发

    正文

    LockSupport 是一个非常方便实用的线程阻塞工具,它可以在线程内任意位置让线程阻塞

    与 Thread.suspend() 方法相比,它弥补了由于 resume() 方法发生导致线程无法继续执行的情况。

    关于 suspend 和 resume 请参考我的博客——线程的挂起(suspend)和继续执行(resume)是什么情况?

    和 Object.wait() 方法相比,它不需要先获得某个对象的锁,也不会抛出 InterruptedException 异常

    关于 wait 请参考我的博客——线程的等待(wait)和通知(notify)是什么情况?

    LockSupport 的静态方法 park() 可以阻塞当前线程,类似的还有 parkNanos() 、 parkUntil() 等方法。

    它们实现了一个限时的等待。

    对比

    为了更好的将 LockSupport 和 suspend 进行对比,这里我们举一个例子。

    suspend

    下面的代码中 suspend 方法将导致线程卡死。

    package com.shockang.study.java.concurrent.thread.suspend;
    
    public class SuspendDemo {
    	public static Object u = new Object();
    	static ChangeObjectThread t1 = new ChangeObjectThread("t1");
    	static ChangeObjectThread t2 = new ChangeObjectThread("t2");
    
    	public static class ChangeObjectThread extends Thread {
    		public ChangeObjectThread(String name){
    			super.setName(name);
    		}
    		@Override
    		public void run() {
    			synchronized (u) {
    				System.out.println("in "+getName());
    				Thread.currentThread().suspend();
    			}
    		}
    	}
    
    	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    		t1.start();
    		Thread.sleep(100);
    		t2.start();
    		t1.resume();
    		t2.resume();
    		t1.join();
    		t2.join();
    	}
    }
    

    LockSupport

    现在用 LockSupport 重写这个程序:

    package com.shockang.study.java.concurrent.lock;
    
    import java.util.concurrent.locks.LockSupport;
    
    public class LockSupportDemo {
        private static Object u = new Object();
        static ChangeObjectThread t1 = new ChangeObjectThread("t1");
        static ChangeObjectThread t2 = new ChangeObjectThread("t2");
    
        public static class ChangeObjectThread extends Thread {
            public ChangeObjectThread(String name) {
                super.setName(name);
            }
    
            @Override
            public void run() {
                synchronized (u) {
                    System.out.println("in " + getName());
                    LockSupport.park();
                }
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            t1.start();
            Thread.sleep(100);
            t2.start();
            LockSupport.unpark(t1);
            LockSupport.unpark(t2);
            t1.join();
            t2.join();
        }
    }
    

    注意,这里只是将原来的 suspend 方法和 resume() 方法用 park() 方法和 unpark() 方法做了替换。

    当然,我们依然无法保证 unpark() 方法发生在 park() 方法之后。

    但是执行这段代码,你会发现,它自始至终都可以正常地结束,不会因为 park() 方法而导致线程水久挂起。

    这是因为 LockSupport 类使用类似信号量的机制。

    它为每一个线程准备了一个许可,如果许可可用,那么 park() 方法会立即返回,并且消费这个许可(也就是将许可变为不可用)。

    如果许可不可用,就会阻塞,而 unpack 方法则使得一个许可变为可用(但是和信号量不同的是,许可不能累加,你不可能拥有超过一个许可,它永远只有一个)。

    这个特点使得:即使 unpack() 方法操作发生在 park() 方法之前,它也可以使下一次的 park() 方法操作立即返回。

    这也就是上述代码可顺利结束的主要原因。

    线程状态 WAITING (parking)

    同时,处于 parko 方法挂起状态的线程不会像 suspend 方法那样还给出一个令人费解的 Runnable 状态。

    它会非常明确地给出一个 WAITING 状态,甚至还会标注是 park() 方法引起的。

    这使得分析问题时格外方便。

    "t1" #8 prio=5 os_prio=0 tid=0x00b1a400 nid=0x1994 waiting on condition [0x1619f000]
        java.lang.Thread.State: WAITING (parking) 
            at sun.misc.Unsafe.park(Native Method) 
            at java.util..concurrent.locks..LockSupport.park(LockSupport.java: 304) 
            at com.shockang.study.java.concurrent.lock.LockSupportDemo$ChangeObjectThread.run(LockSupportDemo.java: 19) 
            - locked <0x048b2680> (a java.lang.Object)
    

    此外,如果你使用 park(Object)函数,那么还可以为当前线程设置一个阻塞对象。

    这个阻塞对象会出现在线程 Dump 中。

    这样在分析问题时,就更加方便了。

    比如,我们将上述代码第 14 行的 park() 方法改为

    LockSupport.park(this);
    

    那么在线程 Dump 时,你可能会看到如下信息:

    "t1" #8 prio=5 os_prio=0 tid=0x0117ac00 nid=0x2034 waiting on condition [0x15d0f000]
        java.lang.Thread.State: WAITING (parking) 
            at sun.misc.Unsafe.park(Native Method) 
            - parking to wait for <0x048b4738> (a com.shockang.study.java.concurrent.lock.LockSupportDemo$ChangeObjectThrea)
            at java.util..concurrent.locks..LockSupport.park(LockSupport.java: 304) 
            at com.shockang.study.java.concurrent.lock.LockSupportDemo$ChangeObjectThread.run(LockSupportDemo.java: 19) 
            - locked <0x048b2808> (a java.lang.Object)
    

    注意,在堆栈中,我们甚至还看到了当前线程等待的对象,这里就是 ChangeObjectThread 实例

    支持中断

    除了有定时阻塞的功能, LockSupport.park() 方法还能支持中断影响。

    但是和其他接收中断的函数很不一样, LockSupport.park() 方法不会抛出 InterruptedException 异常

    它只会默默返回,但是我们可以从 Thread.interrupted() 等方法中获得中断标记。

    代码

    package com.shockang.study.java.concurrent.lock;
    
    import java.util.concurrent.locks.LockSupport;
    
    public class LockSupportIntDemo {
        private static Object u = new Object();
        static ChangeObjectThread t1 = new ChangeObjectThread("t1");
        static ChangeObjectThread t2 = new ChangeObjectThread("t2");
    
        public static class ChangeObjectThread extends Thread {
            public ChangeObjectThread(String name) {
                super.setName(name);
            }
    
            @Override
            public void run() {
                synchronized (u) {
                    System.out.println("in " + getName());
                    LockSupport.park();
                    if (Thread.interrupted()) {
                        System.out.println(getName() + " 被中断了");
                    }
                }
                System.out.println(getName() + "执行结束");
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            t1.start();
            Thread