Java LockSupport学习

news2024/11/17 6:22:52 
面试题:
1、LockSupport为什么可以先唤醒线程后阻塞线程?
因为unpark()获得了一个凭证，之后再调用park()方法，就可以名正言顺的消费凭证，故不会阻塞。
2、LockSupport为什么唤醒两次后阻塞两次，但最终结果还会阻塞线程?
因为凭证的数量最多为1，连续调用两次unpark()和调用一次unpark效果一样，只会增加一个凭证，
而调用两次park()却需要消费两个凭证，证不够，不能放行。

目录

一、概述

1、wait() && notify()

异常1：wait() && notify()，两个方法都去掉同步代码块执行

异常2：将notify放在wait方法前执行，程序无法唤醒，无法执行。

2、Condition中的await()、signal()实现线程等待唤醒

异常1：await() && signal()，两个方法都去掉锁执行

异常2：将signal()放在await方法前执行，程序无法唤醒，无法执行。

3、LockSupport类中的park()阻塞和unpark()唤醒

3.1、park() && park​(Object blocker)：阻塞当前线程/阻塞传入的具体线程

3.2、unpark​(Thread thread)：唤醒处于阻塞状态的指定线程

3.3、park() && unpark​(Thread thread)阻塞唤醒

3.4、先unpark​(Thread thread)后park()方法：先唤醒后阻塞，依旧正常执行

3.5、LockSupport总结

一、概述

java.util.concurrent.locks下的类LockSupport：用于创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。

public class LockSupportextends Object

park():阻塞线程

unpark():解除阻塞线程

LockSupport：是线程等待唤醒机制(wait/notify)的加强版

 让线程等待和唤醒的方法：

方式1：使用Object中的wait()方法让线程等待，使用Object中的notify()方法唤醒线程

方式2：使用JUC包中Condition的await()方法让线程等待，使用signal()方法唤醒线程

方式3：LockSupport类可以阻塞当前线程以及唤醒指定被阻塞的线程

1、wait() && notify()

public class LockSupportDemo {

	static Object obj = new Object();

	public static void main(String[] args) {
		new Thread(() -> {
			synchronized (obj) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---come in");
				try {
					obj.wait();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---被唤醒");
			}
		}, "A").start();

		new Thread(() -> {
			synchronized (obj) {
				obj.notify();
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---唤醒");
			}
		}, "B").start();
	}

}

正常结果：

A	 ---come in
B	 ---唤醒
A	 ---被唤醒

异常1：wait() && notify()，两个方法都去掉同步代码块执行

public class LockSupportDemo {

	static Object obj = new Object();

	public static void main(String[] args) {
		new Thread(() -> {
			// synchronized (obj) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---come in");
			try {
				obj.wait();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---被唤醒");
			// }
		}, "A").start();

		new Thread(() -> {
			// synchronized (obj) {
			obj.notify();
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---唤醒");
			// }
		}, "B").start();
	}

}

异常结果：

A	 ---come in
Exception in thread "A" Exception in thread "B" java.lang.IllegalMonitorStateException
	at java.lang.Object.wait(Native Method)
	at java.lang.Object.wait(Object.java:502)
	at com.lwz.test.LockSupportDemo.lambda$0(LockSupportDemo.java:12)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
java.lang.IllegalMonitorStateException
	at java.lang.Object.notify(Native Method)
	at com.lwz.test.LockSupportDemo.lambda$1(LockSupportDemo.java:22)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

结论：Object类中的wait、notify、notifyAll用于线程等待唤醒的方法，都必须在synchronized内部执行（必须用到关键字synchronized）。

异常2：将notify放在wait方法前执行，程序无法唤醒，无法执行。

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class LockSupportDemo {

	static Object obj = new Object();

	public static void main(String[] args) {
		new Thread(() -> {
            // 暂停3秒线程A
			try {
				TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
			} catch (InterruptedException e1) {
				e1.printStackTrace();
			}
			synchronized (obj) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---come in");
				try {
					obj.wait();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---被唤醒");
			}
		}, "A").start();

		new Thread(() -> {
			synchronized (obj) {
				obj.notify();
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---唤醒");
			}
		}, "B").start();
	}

}

结果：

B	 ---唤醒
A	 ---come in

结论：先wait后notify、notifyAll方法，等待中的线程才会被唤醒，否则无法唤醒

wait和notify方法必须要在同步代码块或者方法里面且成对出现使用，先wait后notify才行。

2、Condition中的await()、signal()实现线程等待唤醒

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LockSupportDemo {

	static Lock lock = new ReentrantLock();
	static Condition condition = lock.newCondition();

	public static void main(String[] args) {
		new Thread(() -> {
			lock.lock();
			try {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t --come in");
				try {
					condition.await();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---被唤醒");
			} finally {
				lock.unlock();
			}

		}, "A").start();

		new Thread(() -> {
			lock.lock();
			try {
				condition.signal();
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t --唤醒");
			} finally {
				lock.unlock();
			}
		}, "B").start();
	}

}

正常结果：

A	 --come in
B	 --唤醒
A	 ---被唤醒

异常1：await() && signal()，两个方法都去掉锁执行

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LockSupportDemo {

	static Lock lock = new ReentrantLock();
	static Condition condition = lock.newCondition();

	public static void main(String[] args) {
		new Thread(() -> {
//			lock.lock();
			try {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t --come in");
				try {
					condition.await();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---被唤醒");
			} finally {
//				lock.unlock();
			}

		}, "A").start();

		new Thread(() -> {
//			lock.lock();
			try {
				condition.signal();
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t --唤醒");
			} finally {
//				lock.unlock();
			}
		}, "B").start();
	}

}

异常结果：

A	 --come in
Exception in thread "A" Exception in thread "B" java.lang.IllegalMonitorStateException
	at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$Sync.tryRelease(ReentrantLock.java:151)
	at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.release(AbstractQueuedSynchronizer.java:1261)
	at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.fullyRelease(AbstractQueuedSynchronizer.java:1723)
	at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.await(AbstractQueuedSynchronizer.java:2036)
	at com.lwz.test.LockSupportDemo.lambda$0(LockSupportDemo.java:18)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
java.lang.IllegalMonitorStateException
	at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.signal(AbstractQueuedSynchronizer.java:1939)
	at com.lwz.test.LockSupportDemo.lambda$1(LockSupportDemo.java:32)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

异常2：将signal()放在await方法前执行，程序无法唤醒，无法执行。

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LockSupportDemo {

	static Lock lock = new ReentrantLock();
	static Condition condition = lock.newCondition();

	public static void main(String[] args) {
		new Thread(() -> {
			// 暂停3秒线程A
			try {
				TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
			} catch (InterruptedException e1) {
				e1.printStackTrace();
			}
			lock.lock();
			try {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t --come in");
				try {
					condition.await();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---被唤醒");
			} finally {
				lock.unlock();
			}

		}, "A").start();

		new Thread(() -> {
			lock.lock();
			try {
				condition.signal();
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t --唤醒");
			} finally {
				lock.unlock();
			}
		}, "B").start();
	}

}

结果：

B	 --唤醒
A	 --come in

结论：

现象和wait、notify效果是一样的，线程先要获得并持有锁，必须在锁块(synchronized或lock)中

必须要先等待后唤醒，线程才能够被唤醒。

3、LockSupport类中的park()阻塞和unpark()唤醒

LockSupport类通过park()和unpark()方法来实现阻塞和唤醒线程的操作。

static void	park():除非许可证可用，否则禁用当前线程以进行线程调度。
static void	park​(Object blocker):除非许可证可用，否则禁用当前线程以进行线程调度。
static void	unpark​(Thread thread):如果给定线程尚不可用，则为其提供许可。
public class LockSupport
extends Object

Basic thread blocking primitives for creating locks and other synchronization classes. 

This class associates, with each thread that uses it, a permit (in the sense of the 
Semaphore class). A call to park will return immediately if the permit is available, 
consuming it in the process; otherwise it may block. A call to unpark makes the permit 
available, if it was not already available. (Unlike with Semaphores though, permits do 
not accumulate. There is at most one.) 

LockSupport:用于创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。
LockSupport类使用了一种名为Permit(许可)的概念来做阻塞和唤醒功能，每个线程都有一个许可(Permit),
permit只有两个值1和零，默认是零。
可以把许可看成是一种(0,1)信号量(Semaphore),但与Semaphore不同的是，许可的累加上限是1.

3.1、park() && park​(Object blocker)：阻塞当前线程/阻塞传入的具体线程

调用LockSupport.park();

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

permit默认是0，所以一开始调用park()方法，当前线程就会阻塞，直到别的线程将当前线程的
permit设置为1时，park()方法会被唤醒，然后会将permit再次设置为0并返回。

3.2、unpark​(Thread thread)：唤醒处于阻塞状态的指定线程

调用LockSupport.unpark(thread);

    public static void unpark(Thread thread) {
        if (thread != null)
            UNSAFE.unpark(thread);
    }

调用unpark(thread)方法后，就会将thread线程的许可permit设置成1(注意多次调用unpark方法，不
会累加，permit值还是1)会自动唤醒thread线程，即之前阻塞中的LockSupport.park();方法会立即返回。

3.3、park() && unpark​(Thread thread)阻塞唤醒

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

public class LockSupportDemo {

	public static void main(String[] args) {
		Thread t1 = new Thread(() -> {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t --come in");
			LockSupport.park();// 被阻塞..等待许可证
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---被唤醒");
		}, "t1");
		t1.start();

		try {
			TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}

		Thread t2 = new Thread(() -> {
			LockSupport.unpark(t1);
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t --唤醒");
		}, "t2");
		t2.start();
	}

}

结果：

t1	 --come in
t2	 --唤醒
t1	 ---被唤醒

3.4、先unpark​(Thread thread)后park()方法：先唤醒后阻塞，依旧正常执行

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

public class LockSupportDemo {

	public static void main(String[] args) {
		Thread t1 = new Thread(() -> {
			try {
				TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t --come in");
			LockSupport.park();// 被阻塞..等待许可证
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---被唤醒");
		}, "t1");
		t1.start();

		Thread t2 = new Thread(() -> {
			LockSupport.unpark(t1);
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t --唤醒");
		}, "t2");
		t2.start();
	}

}

结果：

t2	 --唤醒
t1	 --come in
t1	 ---被唤醒

3.5、LockSupport总结

LockSupport是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。

LockSupport是一个线程阻塞工具类，所有的方法都是静态方法，可以让线程在任意位置阻塞，阻塞之后也有对应的唤醒方法。归根结底，LockSupport调用的Unsafe中的native代码。

LockSupport提供park()和unpark()方法实现阻塞线程和接触线程阻塞的过程

LockSupport和每个使用它的线程都有一个许可证(permit)关联。permit相当于1，0的开关，默认是0，调用依次unpark()就加1变成1，调用一次park()会消费permit，也就是将1变为0，同时park()立即返回。如再次调用park()会变成阻塞(因为permit为零了会阻塞在这里，一直到permit变为1)，这时调用unpark()会把permit置为1.

每个线程都有一个相关的permit，permit最多只有一个，重复调用unpark()也不会积累凭证。

形象的理解

线程阻塞需要消耗凭证(permit)，这个凭证最多只有1个。

当调用park()方法时：

        如果有凭证，则会直接消耗掉这个凭证然后正常退出。

        如果无凭证，就必须阻塞等待凭证可用。

而unpark()则相反，它会增加一个凭证，但凭证最多只能有1个，累加无效。

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

public class LockSupportDemo {

	public static void main(String[] args) {
		Thread t1 = new Thread(() -> {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t --come in");
			LockSupport.park();// 被阻塞..等待许可证
			LockSupport.park();// 被阻塞..等待许可证
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---被唤醒");
		}, "t1");

		t1.start();

		try {
			TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}

		Thread t2 = new Thread(() -> {
			LockSupport.unpark(t1);
			LockSupport.unpark(t1);
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t --唤醒");
		}, "t2");

		t2.start();
	}

}

结果：

t1	 --come in
t2	 --唤醒

结论：说明了unpark()只能发放一张许可证对应一个park()方法通行。

Java volatile学习

干我们这行，啥时候懈怠，就意味着长进的停止，长进的停止就意味着被淘汰，只能往前冲，直到凤凰涅槃的一天！

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