浅谈LockSupport工具类

引

Java的并发包是基于AQS (AbstractQueuedSynchronizer)框架的，AQS框架需要借助于两个工具类：

Unsafe（提供CAS操作）
LockSupport（提供park/unpark操作）

LockSupport的使用

LockSupport定义了一组公共静态方法，这些方法提供了最基本的线程阻塞和唤醒功能。LockSupport定义了一组以park开头的方法用来阻塞当前线程，以及unpark(Thread thread)方法来唤醒一个被阻塞的线程。

在Java6中，LockSupport增加了三个带有blocker的方法。参数blocker用来指出当前线程在等待的对象，即阻塞对象，该对象主要用于问题排查和系统监控。

public static void park(Object blocker); // 暂停当前线程
public static void parkNanos(Object blocker, long nanos); // 暂停当前线程，不过有超时时间的限制
public static void parkUntil(Object blocker, long deadline); // 暂停当前线程，直到某个时间

现在通过具体代码看看是如何使用的

LockSupport的原理（以park和unpark为例说明）

1. 源码分析

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

//LockSupport中
public static void park() {UNSAFE.park(false, 0L);}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);

Unsafe.park()和Unsafe.unpark()的底层，在Linux系统下，是用的POSIX的线程库pthread中的mutex（互斥量），condition（条件变量）来实现的，即互斥锁+条件变量。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。

2. 特性和思想

2.1 许可

LockSupport类使用了一种名为permit（许可）的概念来做到阻塞和唤醒线程的功能，可以把许可看成是一种(0,1)信号量，但这个许可的累加上限是1。初始时，permit为0，当调用unpark()方法时，线程的permit加1，当调用park()方法时，如果permit为0，则调用线程进入阻塞状态。也就是说，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。

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。

2.2 顺序

park和unpark的先后顺序并不是那么严格，即unpark操作可以再park操作之前。这时候规则是这样的：

unpark调用时，如果当前线程还未进入park，则许可为true
park调用时，判断许可是否为true，如果是true，则继续往下执行；如果是false，则等待，直到许可为true

LockSupport和wait/notify的区别

LockSupport以线程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，增加了灵活性。而notify随机唤醒一个线程，notifyAll唤醒所有等待的线程。
wait和notify都是Object中的方法，在调用这两个方法前必须先获得对象的锁，但是park不需要获取某个对象的锁就可以锁住线程。

参考资料

LockSupport详解

LockSupport的用法及原理

Java多线程进阶（五）—— J.U.C之locks框架：LockSupport