Java的LockSupport.park()实现分析(转载)
LockSupport类是Java6(JSR166-JUC)引入的一个类,提供了基本的线程同步原语。LockSupport实际上是调用了Unsafe类里的函数,归结到Unsafe里,只有两个函数:
1 public native void unpark(Thread jthread); 2 public native void park(boolean isAbsolute, long time);
isAbsolute参数是指明时间是绝对的,还是相对的。
仅仅两个简单的接口,就为上层提供了强大的同步原语。
先来解析下两个函数是做什么的。
unpark函数为线程提供“许可(permit)”,线程调用park函数则等待“许可”。这个有点像信号量,但是这个“许可”是不能叠加的,“许可”是一次性的。
比如线程B连续调用了三次unpark函数,当线程A调用park函数就使用掉这个“许可”,如果线程A再次调用park,则进入等待状态。
注意,unpark函数可以先于park调用。比如线程B调用unpark函数,给线程A发了一个“许可”,那么当线程A调用park时,它发现已经有“许可”了,那么它会马上再继续运行。
实际上,park函数即使没有“许可”,有时也会无理由地返回,这点等下再解析。
park和unpark的灵活之处
上面已经提到,unpark函数可以先于park调用,这个正是它们的灵活之处。
一个线程它有可能在别的线程unPark之前,或者之后,或者同时调用了park,那么因为park的特性,它可以不用担心自己的park的时序问题,否则,如果park必须要在unpark之前,那么给编程带来很大的麻烦!!
考虑一下,两个线程同步,要如何处理?
在Java5里是用wait/notify/notifyAll来同步的。wait/notify机制有个很蛋疼的地方是,比如线程B要用notify通知线程A,那么线程B要确保线程A已经在wait调用上等待了,否则线程A可能永远都在等待。编程的时候就会很蛋疼。
另外,是调用notify,还是notifyAll?
notify只会唤醒一个线程,如果错误地有两个线程在同一个对象上wait等待,那么又悲剧了。为了安全起见,貌似只能调用notifyAll了。
park/unpark模型真正解耦了线程之间的同步,线程之间不再需要一个Object或者其它变量来存储状态,不再需要关心对方的状态。
HotSpot里park/unpark的实现
每个Java线程都有一个Parker实例,Parker类是这样定义的:
1 class Parker : public os::PlatformParker { 2 private: 3 volatile int _counter ; 4 ... 5 public: 6 void park(bool isAbsolute, jlong time); 7 void unpark(); 8 ... 9 } 10 class PlatformParker : public CHeapObj<mtInternal> { 11 protected: 12 pthread_mutex_t _mutex [1] ; 13 pthread_cond_t _cond [1] ; 14 ... 15 }
可以看到Parker类实际上用Posix的mutex,condition来实现的。
在Parker类里的_counter字段,就是用来记录所谓的“许可”的。
当调用park时,先尝试直接能否直接拿到“许可”,即_counter>0时,如果成功,则把_counter设置为0,并返回:
1 void Parker::park(bool isAbsolute, jlong time) { 2 // Ideally we'd do something useful while spinning, such 3 // as calling unpackTime(). 4 5 6 // Optional fast-path check: 7 // Return immediately if a permit is available. 8 // We depend on Atomic::xchg() having full barrier semantics 9 // since we are doing a lock-free update to _counter. 10 if (Atomic::xchg(0, &_counter) > 0) return;
如果不成功,则构造一个ThreadBlockInVM,然后检查_counter是不是>0,如果是,则把_counter设置为0,unlock mutex并返回:
1 ThreadBlockInVM tbivm(jt); 2 if (_counter > 0) { // no wait needed 3 _counter = 0; 4 status = pthread_mutex_unlock(_mutex);
否则,再判断等待的时间,然后再调用pthread_cond_wait函数等待,如果等待返回,则把_counter设置为0,unlock mutex并返回:
1 if (time == 0) { 2 status = pthread_cond_wait (_cond, _mutex) ; 3 } 4 _counter = 0 ; 5 status = pthread_mutex_unlock(_mutex) ; 6 assert_status(status == 0, status, "invariant") ; 7 OrderAccess::fence();
1 void Parker::unpark() { 2 int s, status ; 3 status = pthread_mutex_lock(_mutex); 4 assert (status == 0, "invariant") ; 5 s = _counter; 6 _counter = 1; 7 if (s < 1) { 8 if (WorkAroundNPTLTimedWaitHang) { 9 status = pthread_cond_signal (_cond) ; 10 assert (status == 0, "invariant") ; 11 status = pthread_mutex_unlock(_mutex); 12 assert (status == 0, "invariant") ; 13 } else { 14 status = pthread_mutex_unlock(_mutex); 15 assert (status == 0, "invariant") ; 16 status = pthread_cond_signal (_cond) ; 17 assert (status == 0, "invariant") ; 18 } 19 } else { 20 pthread_mutex_unlock(_mutex); 21 assert (status == 0, "invariant") ; 22 } 23 }
值得注意的是在park函数里,调用pthread_cond_wait时,并没有用while来判断,所以posix condition里的"Spurious wakeup"一样会传递到上层Java的代码里。
关于"Spurious wakeup",参考上一篇blog:http://blog.csdn.net/hengyunabc/article/details/27969613
这也就是为什么Java dos里提到,当下面三种情况下park函数会返回:
- Some other thread invokes unpark with the current thread as the target; or
- Some other thread interrupts the current thread; or
- The call spuriously (that is, for no reason) returns.
相关的实现代码在:
http://hg.openjdk.java.NET/jdk7/jdk7/hotspot/file/81d815b05abb/src/share/vm/runtime/park.hpp
http://hg.openjdk.java.net/jdk7/jdk7/hotspot/file/81d815b05abb/src/share/vm/runtime/park.cpp
http://hg.openjdk.java.Net/jdk7/jdk7/hotspot/file/81d815b05abb/src/os/Linux/vm/os_linux.hpp
http://hg.openjdk.java.net/jdk7/jdk7/hotspot/file/81d815b05abb/src/os/linux/vm/os_linux.cpp
其它的一些东东:
Parker类在分配内存时,使用了一个技巧,重载了new函数来实现了cache line对齐。
1 // We use placement-new to force ParkEvent instances to be 2 // aligned on 256-byte address boundaries. This ensures that the least 3 // significant byte of a ParkEvent address is always 0. 4 5 void * operator new (size_t sz) ;
Parker里使用了一个无锁的队列在分配释放Parker实例:
1 volatile int Parker::ListLock = 0 ; 2 Parker * volatile Parker::FreeList = NULL ; 3 4 Parker * Parker::Allocate (JavaThread * t) { 5 guarantee (t != NULL, "invariant") ; 6 Parker * p ; 7 8 // Start by trying to recycle an existing but unassociated 9 // Parker from the global free list. 10 for (;;) { 11 p = FreeList ; 12 if (p == NULL) break ; 13 // 1: Detach 14 // Tantamount to p = Swap (&FreeList, NULL) 15 if (Atomic::cmpxchg_ptr (NULL, &FreeList, p) != p) { 16 continue ; 17 } 18 19 // We've detached the list. The list in-hand is now 20 // local to this thread. This thread can operate on the 21 // list without risk of interference from other threads. 22 // 2: Extract -- pop the 1st element from the list. 23 Parker * List = p->FreeNext ; 24 if (List == NULL) break ; 25 for (;;) { 26 // 3: Try to reattach the residual list 27 guarantee (List != NULL, "invariant") ; 28 Parker * Arv = (Parker *) Atomic::cmpxchg_ptr (List, &FreeList, NULL) ; 29 if (Arv == NULL) break ; 30 31 // New nodes arrived. Try to detach the recent arrivals. 32 if (Atomic::cmpxchg_ptr (NULL, &FreeList, Arv) != Arv) { 33 continue ; 34 } 35 guarantee (Arv != NULL, "invariant") ; 36 // 4: Merge Arv into List 37 Parker * Tail = List ; 38 while (Tail->FreeNext != NULL) Tail = Tail->FreeNext ; 39 Tail->FreeNext = Arv ; 40 } 41 break ; 42 } 43 44 if (p != NULL) { 45 guarantee (p->AssociatedWith == NULL, "invariant") ; 46 } else { 47 // Do this the hard way -- materialize a new Parker.. 48 // In rare cases an allocating thread might detach 49 // a long list -- installing null into FreeList --and 50 // then stall. Another thread calling Allocate() would see 51 // FreeList == null and then invoke the ctor. In this case we 52 // end up with more Parkers in circulation than we need, but 53 // the race is rare and the outcome is benign. 54 // Ideally, the # of extant Parkers is equal to the 55 // maximum # of threads that existed at any one time. 56 // Because of the race mentioned above, segments of the 57 // freelist can be transiently inaccessible. At worst 58 // we may end up with the # of Parkers in circulation 59 // slightly above the ideal. 60 p = new Parker() ; 61 } 62 p->AssociatedWith = t ; // Associate p with t 63 p->FreeNext = NULL ; 64 return p ; 65 } 66 67 68 void Parker::Release (Parker * p) { 69 if (p == NULL) return ; 70 guarantee (p->AssociatedWith != NULL, "invariant") ; 71 guarantee (p->FreeNext == NULL , "invariant") ; 72 p->AssociatedWith = NULL ; 73 for (;;) { 74 // Push p onto FreeList 75 Parker * List = FreeList ; 76 p->FreeNext = List ; 77 if (Atomic::cmpxchg_ptr (p, &FreeList, List) == List) break ; 78 } 79 }
总结与扯谈
JUC(java Util Concurrency)仅用简单的park, unpark和CAS指令就实现了各种高级同步数据结构,而且效率很高,令人惊叹。
在C++程序员各种自制轮子的时候,Java程序员则有很丰富的并发数据结构,如lock,latch,queue,map等信手拈来。
要知道像C++直到C++11才有标准的线程库,同步原语,但离高级的并发数据结构还有很远。boost库有提供一些线程,同步相关的类,但也是很简单的。Intel的tbb有一些高级的并发数据结构,但是国内boost都用得少,更别说tbb了。
最开始研究无锁算法的是C/C++程序员,但是后来很多Java程序员,或者类库开始自制各种高级的并发数据结构,经常可以看到有分析Java并发包的文章。反而C/C++程序员总是在分析无锁的队列算法。高级的并发数据结构,比如并发的HashMap,没有看到有相关的实现或者分析的文章。在c++11之后,这种情况才有好转。
因为正确高效实现一个Concurrent Hash Map是很困难的,要对内存CPU有深刻的认识,而且还要面对CPU不断升级带来的各种坑。
我认为真正值得信赖的C++并发库,只有Intel的tbb和微软的PPL。
https://software.intel.com/en-us/node/506042 Intel® Threading Building Blocks
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd492418.aspx Parallel Patterns Library (PPL)
另外FaceBook也开源了一个C++的类库,里面也有并发数据结构。
https://github.com/facebook/folly
全文转载自:Java的LockSupport.park()实现分析
Java的LockSupport.park()实现分析(转载)相关推荐
- Java的LockSupport.park()实现分析
LockSupport类是Java6(JSR166-JUC)引入的一个类,提供了基本的线程同步原语.LockSupport实际上是调用了Unsafe类里的函数,归结到Unsafe里,只有两个函数: p ...
- Java Thread 和 Park
引言 从本篇文章开始,将会是一些和 Java 多线程相关的杂谈,本篇文章主要介绍 JVM 对 JavaThread 实现,以及 Thread Park 的实现.更多相关文章和其他文章均收录于贝贝猫的文 ...
- LockSupport的park/unpark分析
https://blog.csdn.net/u013978512/article/details/120011860?spm=1001.2014.3001.5501 这篇文章我们讲了AQS的实现过程, ...
- Java并发编程 LockSupport源码分析
这个类比较简单,是一个静态类,不需要实例化直接使用,底层是通过java未开源的Unsafe直接调用底层操作系统来完成对线程的阻塞. 1 package java.util.concurrent.loc ...
- Java中的线程休眠大法系列(三)LockSupport.park()
文章目录 前言 一.看看JDK的代码注释 二.案例 1. 查看线程状态 2.线程被打断,不抛异常 2.是否会释放锁 3.传递自定义数据 总结 前言 Java的线程休眠我们从Thread.sleep到O ...
- 【转载保存】Java 8 Lambda实现原理分析
怒学Java8系列一:Lambda表达式介绍 Java 8 Lambda实现原理分析
- java.util.concurrent包详细分析--转
原文地址:http://blog.csdn.net/windsunmoon/article/details/36903901 概述 Java.util.concurrent 包含许多线程安全.测试良好 ...
- Java 线程状态---WAITING(部分转载)
看到一篇关于写线程waiting状态的文章,感觉很生动有趣,转过来保存下. 总结: waiting这个状态,就是等待,明确了等待,就不会抢资源了. 一个线程A在拿到锁但不满足执行条件的时候,需要另一个 ...
- Thread.sleep() / Object.wait() / Condition.await() / LockSupport.park() / LockSupport.unpark() 区别
转自:https://www.cnblogs.com/tong-yuan/p/11768904.html Thread.sleep()和Object.wait()的区别 首先,我们先来看看Thread ...
最新文章
- python 获取集合里面的某一个元素
- 前端Js框架 UI框架汇总 特性 适用范围 选择
- 《树莓派Python编程入门与实战》——3.5 关于Python交互式shell
- 2020年人工神经网络第二次作业-参考答案第三题
- 关于软件项目工作量估算的若干问题
- java宝典_JAVA宝典之_JAVA基础
- 【Hihocoder - 1723】子树统计(线性基合并)
- Anaconda安装tensorflow遇到的wrapt、load error、Twisted问题
- html5中的h1,HTML5语义 - 产品列表中的h1用法
- [转]vue解决刷新页面vuex数据、params参数消失的问题
- c++用tinyxml2读xml文件,转化为字节码,解析并保存
- 用Java实现简单的学生管理系统
- 苹果闪存性能测试软件,iPhone6闪存是什么类型 iPhone6闪存类型检测教程
- nyoj54小明的存钱计划
- 微带滤波器摘要_微带交指滤波器的设计
- 为什么要学数学--读《给讨厌数学的人》第二章之读书笔记
- HANA 如何创建XS Job来完成定时任务
- Flutter 动态加载自定义字体
- 【钢铁侠3】【高清1280版HD-RMVB.英语中字】【2013最新美国票房科幻动作大片】...
- SpringMvc文件上传和下载