从LockSupport开始带来的思考

news2024/12/26 11:15:57

LockSupport是什么

LockSupport是JUC下的一个线程同步工具类，实现了线程的阻塞和唤醒操作。相比其他同步机制，如Synchronized、ReentrantLock等，LockSupport的性能更高、更灵活，同时也可以避免线程操作不当引起的死锁问题。
Java中Lock和LockSupport的区别是：Lock是一个接口，它定义了锁获取和释放的基本操作；而LockSupport是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语，它定义了一组的公共静态方法，这些方法提供了最基本的线程阻塞和唤醒功能。 Lock是java.util.concurrent.locks包下的接口，定义了锁获取和释放的基本操作。
LockSupport底层通过操作系统的底层原子操作实现。在Linux操作系统中，主要是通过futex系统实现。

Demo演示

package org.example;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.LockSupport;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread((Runnable) () -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println(i);
                if (i == 5) LockSupport.park();
            }
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }, "Thread-1");
        t.start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println("after 10 seconds");
        LockSupport.unpark(t);
    }
}

底层实现&使用场景

Thread对象的native实现里有一个成员代表线程的中断状态，我们可以认为它是一个bool型的变量。初始为false。
Thread对象的native实现里有一个成员代表线程是否可以阻塞的许可permit，我们可以认为它是一个int型的变量，但它的值只能为0或1。当为1时，再累加也会维持1。初始为0。

线程默认的permit是0，中断状态为false，

park方法

park() {
    if(permit > 0) {
        permit = 0;
        return;
    }

    if(中断状态 == true) {
        return;
    }

    阻塞当前线程;  // 将来会从这里被唤醒

    if(permit > 0) {
        permit = 0;
    }
}

park调用后一定会消耗掉permit，无论unpark操作先做还是后做

在park方法中：

如果permit为1或者中断标记为true，线程不能阻塞，无论怎么样permit都会置为0

unpark方法

unpark(Thread thread) {
    if(permit < 1) {
        permit = 1;
        if(thread处于阻塞状态)
            唤醒线程thread;
    }
}

unpark一定会将permit置为1，如果线程阻塞，再将其唤醒。从实现可见，无论调用几次unpark，permit只能为1。

应用场景

生产者和消费者模型
线程等待

补充

interrupt

interrupt(){
    if(中断状态 == false) {
        中断状态 = true;
    }
    unpark(this);    //注意这是Thread的成员方法，所以我们可以通过this获得Thread对象
}

interrupt()会设置中断状态为true。注意，interrupt()还会去调用unpark的，所以也会把permit置为1的。

sleep

sleep(){
    if(中断状态 == true) {
        中断状态 = false;
        throw new InterruptedException();
    }
    
    线程开始等待;   

    if(中断状态 == true) {
        中断状态 = false;
        throw new InterruptedException();
    }
}

sleep()会去检测中断状态，如果检测到了，那就消耗掉中断状态后，抛出中断异常。但sleep()不会去动permit。