JUC - 基本线程阻塞原语LockSupport

其他 2018-11-01 05:41:35 阅读次数: 0
版权声明：本文为博主原创文章，未经博主允许不得转载。 https://blog.csdn.net/lipinganq/article/details/80099255

一.概述

LockSupport 和 CAS 是Java并发包中很多并发工具控制机制的基础，它们底层其实都是依赖Unsafe实现。
LockSupport是创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语，park 和 unpark 方法提供了阻塞和解除阻塞线程的有效方法
LockSupport类以及每个使用它的线程和一个permit（{@link java.util.concurrent.Semaphore}）相关联：

  1. 如果permit许可可用, permit最多一个， permit相当于0、1开关，默认是0
  2. 调用一次unpark()permit就+1，permit变成1，再次调用unpark()多次不会累积，即调用多次permit任然为1
  3. 调用一次 park() permit就-1，permit变成0，再次调用 park() 线程就会阻塞（因为没有1了，会等在这儿，直到有1）

二.LockSupport类讲解

1. 私有构造函数

构造函数私有，说明LockSupport不能初始化

private LockSupport() {}

2. 静态代码块

  1. UNSAFE：可以直接操控内存，被JDK广泛用于自己的包中，但是不建议在生产环境中使用这个类。因为这个API十分不安全、不轻便、而且不稳定
  2. UNSAFE.objectFieldOffset（Field field）可以准确获取某个字段相对于对象的起始内存地址的字节偏移量
  3. parkBlocker是Thread类中的成员变量，记录了当前线程阻塞时是被谁阻塞的，用于线程监控和分析，这里利用反射获取Thread类中的parkBlocker字段信息
private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
   private static final long parkBlockerOffset;
   private static final long SEED;
   private static final long PROBE;
   private static final long SECONDARY;
   static {
       try {
           UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
           Class<?> tk = Thread.class;
           parkBlockerOffset = UNSAFE.objectFieldOffset(tk.getDeclaredField("parkBlocker"));
           SEED = UNSAFE.objectFieldOffset(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomSeed"));
           PROBE = UNSAFE.objectFieldOffset(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomProbe"));
           SECONDARY = UNSAFE.objectFieldOffset(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomSecondarySeed"));
       } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
   }

3. 设置/获取blocker对象

  1. parkBlockerOffset是Threa中parkBlocker字段的偏移量，在设置/获取parkBlocker会用到
  2. parkBlocker只有在线程被阻塞时才会被赋值，由于线程被阻塞了，需要通过这种内存方式获取，不能直接调用Thread中get方法获取，线程是不会回应调用的
   /**
    * 设置当前线程被阻塞时是被谁阻塞的，blocker用于线程监控和分析
    * @param t 当前被阻塞线程
    * @param arg 阻塞当前线程的对象
    * */
   private static void setBlocker(Thread t, Object arg) {
       UNSAFE.putObject(t, parkBlockerOffset, arg);
   }


   public static Object getBlocker(Thread t) {
       if (t == null)
           throw new NullPointerException();
       return UNSAFE.getObjectVolatile(t, parkBlockerOffset);
   }

4. 阻塞/解除阻塞线程方法

4.1 解除阻塞unpark
  • unpark(Thread thread)：解除阻塞
    如果给定线程thread的许可permit尚不可用，使其可用，permit会加1，但是不会累加
    如果给定线程thread是被阻塞，则解除其阻塞状态
  /**
    * 解除线程thread的阻塞
    * @param thread 阻塞的线程
    * */
   public static void unpark(Thread thread) {
       if (thread != null)
           UNSAFE.unpark(thread);
   }
4.2 阻塞线程park
  • park() ： 阻塞当前线程
  • park(Object blocker)
  • parkNanos(long nanos)：阻塞当前线程，最长阻塞nanos纳秒
  • parkNanos(Object blocker, long nanos)
  • parkUntil(long deadline)：阻塞当前线程到指定时间deadline
  • parkUntil(Object blocker, long deadline)
    1. 如果许可permit可用（即permit>0），则使用许可（permit-1），并且调用立即返回
    2. 如果许可permit不可用，阻塞当前线程
    3. blocker参数表示线程被谁阻塞，用于线程监控和分析，建议使用带blocker参数的方法，而不是不带blocker参数的原始方法，在锁实现中blocker参数一般为this
   public static void park() {
       UNSAFE.park(false, 0L);
   }

   public static void parkNanos(long nanos) {
       if (nanos > 0)
           UNSAFE.park(false, nanos);
   }

   public static void parkUntil(long deadline) {
       UNSAFE.park(true, deadline);
   }

   /**
    * 阻塞当前线程，线程将一直阻塞直到超时或者中断等条件出现
    * 1. 记录当前线程被blocker阻塞
    * 2. 阻塞当前线程
    * 3. 线程t解除阻塞后清除blocker
    * */
   public static void park(Object blocker) {
       Thread t = Thread.currentThread();
       setBlocker(t, blocker);
       UNSAFE.park(false, 0L);
       setBlocker(t, null);
   }

   /**
    * 阻塞当前线程，最长等待时间不超过nanos纳秒
    *
    * @param blocker
    * @param nanos 等待纳秒
    * */
   public static void parkNanos(Object blocker, long nanos) {
       if (nanos > 0) {
           Thread t = Thread.currentThread();
           setBlocker(t, blocker);
           UNSAFE.park(false, nanos);
           setBlocker(t, null);
       }
   }

   public static void parkUntil(Object blocker, long deadline) {
       Thread t = Thread.currentThread();
       setBlocker(t, blocker);
       UNSAFE.park(true, deadline);
       setBlocker(t, null);
   }
4.3 唤醒线程

线程调用LockSupport.park(this)被挂起，下面三种情况会唤醒线程：
1. 其他线程中以被挂起线程为目标调用unpark
2. 其他线程中中断当前就线程
3. 虚假呼叫，即无理由返回

三. 示例说明

1. 阻塞线程

package com.test;

import java.util.concurrent.locks.LockSupport;

public class TestPart {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread() {
            public void run() {
                System.out.println();
                System.out.println("子线程开始执行:");
                System.out.println("子线程开始阻塞");

                LockSupport.park(); // 阻塞子线程

                System.out.println();
                System.out.println("子线程执行完成");
            }
        };

        System.out.println("主线程开始执行");
        thread.start();

        System.out.println("主线程阻塞5秒");
        Thread.sleep(5000);

        System.out.println();
        System.out.println("主线程睡眠完成");
        System.out.println();

        System.out.println("子线程解除阻塞");
        LockSupport.unpark(thread); // 子线程解除阻塞

        System.out.println();
        System.out.println("主线程执行完成");
    }
}

执行结果：
这里写图片描述

2. 阻塞线程最多等待纳秒

package com.test;

import java.util.concurrent.locks.LockSupport;

/**
 * 阻塞当前线程，是否真的阻塞取决于permit是否有效
 * 1. 每个线程都有个相关的permit（在{@link java.util.concurrent.Semaphore}类中)
 * 2. 如果许可证可用, permit最多一个， permit相当于0、1开关，默认是0
 * 3. 调用一次unpark()permit就+1，permit变成1，再次调用unpark()多次不会累积，即调用多次permit任然为1
 * 4. 调用一次  park() permit就-1，permit变成0，再次调用 park() 线程就会阻塞（因为没有1了，会等在这儿，直到有1）
 * */
public class TestPartNanos {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 1. 当前permit = 0
         * 2. parkNanos: 没有1可减，阻塞
         * 3. 等待5秒后才继续运行
         * */ 
        System.out.println("开始parkNanos: " + System.currentTimeMillis());
        LockSupport.parkNanos(5000000000L); // 当前线程阻塞5秒
        System.out.println("结束parkNanos: " + System.currentTimeMillis());
        System.out.println();

        /**
         * 1. 当前permit = 0
         * 2. unpark: permit = 1
         * 3. parkNanos : permit = 0, 不会阻塞，继续运行
         * */
        System.out.println("开始parkNanos: " + System.currentTimeMillis());
        LockSupport.unpark(Thread.currentThread());
        LockSupport.parkNanos(5000000000L);
        System.out.println("结束parkNanos: " + System.currentTimeMillis());
        System.out.println();

        /**
         * 1. 当前permit = 0
         * 2. unpark: permit = 1
         * 3. unpark: permit = 1, 多次调用unpark不会累积
         * 4. parkNanos : permit = 0
         * 5. parkNanos : 没有1可减，阻塞
         * */
        System.out.println("开始parkNanos: " + System.currentTimeMillis());
        LockSupport.unpark(Thread.currentThread());
        LockSupport.unpark(Thread.currentThread());
        LockSupport.parkNanos(5000000000L);
        System.out.println("首次parkNanos: " + System.currentTimeMillis());
        LockSupport.parkNanos(5000000000L);
        System.out.println("结束parkNanos: " + System.currentTimeMillis());
    }
}

执行结果：
这里写图片描述

3. 阻塞线程直到指定时间

package com.test;

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

/**
 * parkUntil(long deadline)：将当前线程一直阻塞到指定的时间
 * */
public class TestPartUntil {
    public static void main(String[] args) {
        Long start = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("开始parkUntil : " + start + "L, 当前时间：" + (new Date(start)));
        System.out.println();

        Long deadline = 1524737607772L;
        System.out.println("线程一直阻塞到 : " + deadline + "L, 阻塞时间："+ (new Date(deadline)));
        LockSupport.parkUntil(deadline);

        System.out.println();
        Long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("结束parkUntil : " + end + "L, 当前时间：" + (new Date(end)));
    }
}

执行结果：
这里写图片描述

四. 总结

  • park 和 unpark 方法提供了阻塞和解除阻塞线程的有效方法
  • 由于permit的存在，调用 park 的线程和另一个试图将其 unpark 的线程之间的竞争将保持活性
  • 如果许可permit可用，调用part会使用permit，并且调用立即返回
  • 如果许可permit不可用，调用part会阻塞线程
  • part方法不会报告什么造成了此方法的返回，所以调用者应该重新检查最先导致线程暂停的条件。例如调用者可以确定线程的中断状态，或返回时的当前时间

五. LockSupport源码

package java.util.concurrent.locks;
import sun.misc.Unsafe;

public class LockSupport {
    private LockSupport() {} // Cannot be instantiated.

    /**
     * UNSAFE：可以直接操控内存，被JDK广泛用于自己的包中，但是不建议在生产环境中使用这个类。因为这个API十分不安全、不轻便、而且不稳定
     * UNSAFE.objectFieldOffset（Field field）：可以准确获取某个字段相对于对象的起始内存地址的字节偏移量
     * parkBlocker：是Thread类中的成员变量，记录了当前线程阻塞时是被谁阻塞的，用于线程监控和分析，这里利用反射获取Thread类中的parkBlocker字段信息
     * */
    private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
    private static final long parkBlockerOffset;
    private static final long SEED;
    private static final long PROBE;
    private static final long SECONDARY;
    static {
        try {
            UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
            Class<?> tk = Thread.class;
            parkBlockerOffset = UNSAFE.objectFieldOffset(tk.getDeclaredField("parkBlocker"));
            SEED = UNSAFE.objectFieldOffset(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomSeed"));
            PROBE = UNSAFE.objectFieldOffset(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomProbe"));
            SECONDARY = UNSAFE.objectFieldOffset(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomSecondarySeed"));
        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
    }

    /**
     * 设置当前线程被阻塞时是被谁阻塞的，blocker用于线程监控和分析
     * @param t 当前被阻塞线程
     * @param arg 阻塞当前线程的对象
     * */
    private static void setBlocker(Thread t, Object arg) {
        UNSAFE.putObject(t, parkBlockerOffset, arg);
    }


    public static Object getBlocker(Thread t) {
        if (t == null)
            throw new NullPointerException();
        return UNSAFE.getObjectVolatile(t, parkBlockerOffset);
    }

    /**
     * 解除线程thread的阻塞
     * @param thread 阻塞的线程
     * */
    public static void unpark(Thread thread) {
        if (thread != null)
            UNSAFE.unpark(thread);
    }

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

    public static void parkNanos(long nanos) {
        if (nanos > 0)
            UNSAFE.park(false, nanos);
    }

    public static void parkUntil(long deadline) {
        UNSAFE.park(true, deadline);
    }

    /**
     * 阻塞当前线程，线程将一直阻塞直到超时或者中断等条件出现
     * 1. 记录当前线程被blocker阻塞
     * 2. 阻塞当前线程
     * 3. 线程t解除阻塞后清除blocker
     * */
    public static void park(Object blocker) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        setBlocker(t, blocker);
        UNSAFE.park(false, 0L);
        setBlocker(t, null);
    }

    /**
     * 阻塞当前线程，最长等待时间不超过nanos纳秒
     *
     * @param blocker
     * @param nanos 等待纳秒
     * */
    public static void parkNanos(Object blocker, long nanos) {
        if (nanos > 0) {
            Thread t = Thread.currentThread();
            setBlocker(t, blocker);
            UNSAFE.park(false, nanos);
            setBlocker(t, null);
        }
    }

    public static void parkUntil(Object blocker, long deadline) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        setBlocker(t, blocker);
        UNSAFE.park(true, deadline);
        setBlocker(t, null);
    }

    static final int nextSecondarySeed() {
        int r;
        Thread t = Thread.currentThread();
        if ((r = UNSAFE.getInt(t, SECONDARY)) != 0) {
            r ^= r << 13;   // xorshift
            r ^= r >>> 17;
            r ^= r << 5;
        }
        else if ((r = java.util.concurrent.ThreadLocalRandom.current().nextInt()) == 0)
            r = 1; // avoid zero
        UNSAFE.putInt(t, SECONDARY, r);
        return r;
    }
}

猜你喜欢

转载自blog.csdn.net/lipinganq/article/details/80099255
今日推荐
基于大语言模型的开源知识库问答系统 MaxKB GitHub Star 数量突破 5,000 个！
美国拟限制 AI 大模型出口中国和俄罗斯
苹果将与 OpenAI 达成协议，将 ChatGPT 应用于 iPhone
openKylin 社区生态委员会第六次会议圆满召开
阿里云正式发布通义千问 2.5
Python 3.13 发布首个 Beta：实验性自由线程模式和 JIT、改进交互式解释器
Stack Overflow 拿我的代码去训练 AI 大模型，还封了我的账号
Pop!_OS 的 COSMIC 桌面完成 App Store 上架工作
报告：Django 仍然是 74% 开发者的首选
《2024 年一季度互联网投融资运行情况》研究报告
15 年前上了“FFmpeg 耻辱柱”，今天他还得谢谢咱——腾讯QQPlayer一雪前耻？
TIOBE 5 月榜单：Fortran “复活”进入 Top 10
周排行
BPM为企业带来的实际利益
好程序员web前端分享css常用属性缩写
Java文件下载（excel）
css样式的动态添加及显示和隐藏等零碎用法
axios全局配置以及拦截器
使用Logstash来实时同步MySQL和log日志数据到ES
C++获取当前时间（年月日、时分秒、毫秒）
Odoo产品分析 (四) -- 工具板块(11) -- 网站即时聊天(1)
Java环境配置正确，但是java、javac、java -version均返回“不是内部或外部命令，也不是可运行的程序或批处理文件”？
01 官网下载各种CentOS教程（超详细版）
每日归档
更多
2024-05-14(0)
2024-05-13(18)
2024-05-12(0)
2024-05-11(38)
2024-05-10(38)
2024-05-09(35)
2024-05-08(42)
2024-05-07(14)
2024-05-06(40)
2024-05-05(0)

代码天地 © 2018 codetd.com

境外服务器   最新电视剧2022