java LockSupport实现原理示例解析
目录
- 引言
- LockSupport常见函数
- LockSupport.park
- LockSupport.unpark
引言
前文中了解到AQS借助LockSupport.park和LockSupport.unpark完成线程的阻塞和唤醒,那么LockSupport内部又是怎么实现的?这是一个什么类?
LockSupport是用于使用锁阻塞线程的基础实现,是其他同步类的基础,这个类为每个使用它的线程关联一个许可证(有点类似于Semaphore),如果许可证可用,线程调用park方法时会立即返回,线程正常执行,否则当前线程阻塞,直到有其他线程调用unpark使得许可证可用,此时线程被唤醒,再次尝试获取许可证,其内部定义的park和unpark方法提供了阻塞和解决阻塞的基本实现。
LockSupport常见函数
如下表所示:
函数名称 | 说明 | 备注 |
---|---|---|
void park() | 阻塞当前线程 | 在下列情况发生时唤醒: 1.调用unpark函数,释放该线程的许可; 2.该线程被中断; 3.设置的阻塞超时时间耗尽; 4.到达设置的指定时间 |
void park(Object blocker) | 使用指定的blocker对象阻塞当前线程 | 唤醒条件,park中已说明 |
void parkNanos(long nanos) | 阻塞当前线程直到超时时间耗尽,nanos为指定的超时时间 | 唤醒条件,park中已说明 |
void parkNanos(Object blocker, long nanos) | 在超时时间耗尽前,使用指定的blocker对象阻塞当前线程,如果在到达超时时间后,许可仍不可用,则结束阻塞 | 唤醒条件,park中已说明 |
void parkUntil(long deadline) | 在指定时间前,阻塞该线程,如果在到达指定时间后,许可仍不可用,则结束阻塞 | 唤醒条件,park中已说明 |
void parkUntil(Object blocker, long deadline) | 在指定时间前,使用指定的对象阻塞该线程,如果在到达指定时间后,许可仍不可用,则结束阻塞 | 唤醒条件,park中已说明 |
void unpark(Thread thread) | 用于唤醒传入的在阻塞中的线程 | / |
Object getBlocker(Thread t) | 获取当前线程的阻塞对象 | / |
void setBlocker(Thread t, Object arg) | 使用指定对象为线程设置阻塞对象 | / |
LockSupport.park
ReentrantLock中调用LockSupport.park代码如下所示:
// AbstractQueuedSynchronizer.java private final boolean parkAndCheckInterrupt() { LockSupport.park(this); return Thread.interrupted(); }
在LockSupport中,void park(Object blocker)
实现代码如下:
// LockSupport.java public static void park(Object blocker) { Thread t = Thread.currentThread(); setBlocker(t, blocker); UNSAFE.park(false, 0L); setBlocker(t, null); }
可以看到在park流程中主要包含以下过程:
获取当前线程
将传入的对象设置为该线程的parkBlocker
setBlocker函数实现如下所示:
private static void setBlocker(Thread t, Object arg) { // Even though volatile, hotspot doesn't need a write barrier here. UNSAFE.putObject(t, parkBlockerOffset, arg); }
可以看到这里新出现了UNSAFE和parkBlockerOffset两个标识,这两个是用来干嘛的?我们一起看看其声明的代码:
private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE; private static final long parkBlockerOffset;
static { try { UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe(); Class<?> tk = Thread.class; parkBlockerOffset = UNSAFE.objectFieldOffset (tk.getDeclaredField("parkBlocker")); ..... } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); } }
可以看到UNSAFE对象是通过Unsafe.getUnsafe()获取的,那么Unsafe这个类到底是干嘛的?
大家都知道Java对象在内存中创建,大多数情况下我们都是通过类的对象去修改和访问内存中的数据的,那么如果需要直接从内存修改某一对象的取值,应该怎么做呢?就是使用Unsafe类,该类只允许在JDK信任的类中调用(当前也可以用反射实例化该类对象)。
在Unsafe类中定义了两个重要函数park和unpark,其中park用于实现线程阻塞,unpark用于实现线程唤醒(Unsafe本质上是操作线程的Parker对象来完成线程阻塞和唤醒的,具体见参考链接,了解即可),上文中的parkBlockerOffset正是定义了Thread类的parkBlocker属性成员的内存偏移量,使用该值再结合Unsafe对象就可以实现直接操作内存中的parkBlocker值的目的,Thread类中的parkBlocker声明如下:
// Thread.java volatile Object parkBlocker;
可以得到这一环节主要是将AQS作为blocker设置到当前线程的parkBlocker成员属性上。
CAS底层也是通过Unsafe执行的
执行UNSAFE.park
结合上文可知,这步完成后,当前线程阻塞
设置线程的parkBlocker为null
第三步中线程处于阻塞状态,当然就不能执行设置parkBlocker为null的操作了,那么什么时候执行呢?当线程从阻塞状态唤醒时,执行该步骤,使得线程的parkBlocker对象恢复初始状态。
LockSupport.unpark
LockSupport.unpark代码如下所示:
// LockSupport.java public static void unpark(Thread thread) { if (thread != null) UNSAFE.unpark(thread); }
可以看出当传入的线程不为空时,执行Unsafe的park函数唤醒当前线程,取消阻塞,此时继续执行park函数中的setBlocker(null),将parkBlocker成员设置为null。
参考链接 https://www.jb51.net/article/272073.htm
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