java park unpark_LockSupport（park/unpark）源码分析

concurrent包是基于AQS (AbstractQueuedSynchronizer)框架的，AQS框架借助于两个类：

Unsafe(提供CAS操作)

LockSupport(提供park/unpark操作)

因此，LockSupport非常重要。

两个重点

(1)操作对象

归根结底，LockSupport.park()和LockSupport.unpark(Thread thread)调用的是Unsafe中的native代码：

//LockSupport中

public static void park() {

UNSAFE.park(false, 0L);

}

//LockSupport中

public static void unpark(Thread thread) {

if (thread != null)

UNSAFE.unpark(thread);

}

Unsafe类中的对应方法：

//park

public native void park(boolean isAbsolute, long time);

//unpack

public native void unpark(Object var1);

park函数是将当前调用Thread阻塞，而unpark函数则是将指定线程Thread唤醒。

与Object类的wait/notify机制相比，park/unpark有两个优点：

以thread为操作对象更符合阻塞线程的直观定义

操作更精准，可以准确地唤醒某一个线程(notify随机唤醒一个线程，notifyAll唤醒所有等待的线程)，增加了灵活性。

(2)关于“许可”

在上面的文字中，我使用了阻塞和唤醒，是为了和wait/notify做对比。

其实park/unpark的设计原理核心是“许可”：park是等待一个许可，unpark是为某线程提供一个许可。

如果某线程A调用park，那么除非另外一个线程调用unpark(A)给A一个许可，否则线程A将阻塞在park操作上。

有一点比较难理解的，是unpark操作可以再park操作之前。

也就是说，先提供许可。当某线程调用park时，已经有许可了，它就消费这个许可，然后可以继续运行。这其实是必须的。考虑最简单的生产者(Producer)消费者(Consumer)模型：Consumer需要消费一个资源，于是调用park操作等待；Producer则生产资源，然后调用unpark给予Consumer使用的许可。非常有可能的一种情况是，Producer先生产，这时候Consumer可能还没有构造好(比如线程还没启动，或者还没切换到该线程)。那么等Consumer准备好要消费时，显然这时候资源已经生产好了，可以直接用，那么park操作当然可以直接运行下去。如果没有这个语义，那将非常难以操作。

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。

Unsafe.park和Unsafe.unpark的底层实现原理

在Linux系统下，是用的Posix线程库pthread中的mutex(互斥量)，condition(条件变量)来实现的。

mutex和condition保护了一个_counter的变量，当park时，这个变量被设置为0，当unpark时，这个变量被设置为1。

源码：

每个Java线程都有一个Parker实例，Parker类是这样定义的：

class Parker : public os::PlatformParker {

private:

volatile int _counter ;

...

public:

void park(bool isAbsolute, jlong time);

void unpark();

...

}

class PlatformParker : public CHeapObj {

protected:

pthread_mutex_t _mutex [1] ;

pthread_cond_t _cond [1] ;

...

}

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“许可”的。

park 过程

当调用park时，先尝试能否直接拿到“许可”，即_counter>0时，如果成功，则把_counter设置为0，并返回：

void Parker::park(bool isAbsolute, jlong time) {

// Ideally we'd do something useful while spinning, such

// as calling unpackTime().

// Optional fast-path check:

// Return immediately if a permit is available.

// We depend on Atomic::xchg() having full barrier semantics

// since we are doing a lock-free update to _counter.

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：

ThreadBlockInVM tbivm(jt);

if (_counter > 0) { // no wait needed

_counter = 0;

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：

if (time == 0) {

status = pthread_cond_wait (_cond, _mutex) ;

}

_counter = 0 ;

status = pthread_mutex_unlock(_mutex) ;

assert_status(status == 0, status, "invariant") ;

OrderAccess::fence();

unpark 过程

当unpark时，则简单多了，直接设置_counter为1，再unlock mutex返回。如果_counter之前的值是0，则还要调用pthread_cond_signal唤醒在park中等待的线程：

void Parker::unpark() {

int s, status ;

status = pthread_mutex_lock(_mutex);