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【JDK1.8】JUC——LockSupport
阅读量:6264 次
发布时间:2019-06-22

本文共 7532 字,大约阅读时间需要 25 分钟。

一、前言

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

用于创建锁定和其他同步类的基本线程阻塞原语(基础?)。

上面这段话是Java Doc对LockSupport的描述,表明了该类在实现锁当中的重要意义。因此我们先来查看一下其中的源码,看看它是如何实现的。

二、LockSupport成员变量分析

public class LockSupport {    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); } }}
  1. 首先要明确的就是sun.misc.Unsafe这个类,它是一个final class,里面有100多个方法,锁的实现也是依赖了这个类,其中基本上都是native方法。Java避免了程序员直接操作内存,但这不是绝对的,通过使用Unsafe类,我们还是能够操作内存。笔者尝试阅读里面的C++代码,奈何已经将知识都还给了老师。源码越看到后面,越觉得C和C++的伟大,膝盖瑟瑟打抖,有兴趣的园友们可以尝试着阅读以下:。

  2. parkBlockerOffset。从字面上看就是parkBlocker的偏移量,那么parkBlocker是干嘛的呢,从static代码块中可以看到,它属于Thread类,于是进去看看:

/** * The argument supplied to the current call to * java.util.concurrent.locks.LockSupport.park. * Set by (private) java.util.concurrent.locks.LockSupport.setBlocker * Accessed using java.util.concurrent.locks.LockSupport.getBlocker */volatile Object parkBlocker;

从注释上看,就是给LockSupport的setBlocker和getBlocker调用。另外在LockSupport的java doc中也写到:

This object is recorded while the thread is blocked to permit monitoring and diagnostic tools to identify the reasons that threads are blocked. (Such tools may access blockers using method [getBlocker(Thread).) The use of these forms rather than the original forms without this parameter is strongly encouraged. The normal argument to supply as a blockerwithin a lock implementation is this.

大致是说,parkBlocker是当线程被阻塞的时候被记录,以便监视和诊断工具来识别线程被阻塞的原因。

Unsafe类提供了获取某个字段相对 Java对象的“起始地址”的偏移量的方法objectFieldOffset,从而能够获取该字段的值。

那么为什么记录该blocker在对象中的偏移量,而不是直接调用Thread.getBlocker(),这样不是更好,原因其实很好理解,当线程被阻塞(Blocked)的时候,线程是不会响应的。另外通过反射应该也可以拿到。

三、LockSupport的重要方法

类中的方法主要分为两类:park(阻塞线程)和unpark(解除阻塞)。

首先强调的一点事park方法阻塞的是当前的线程,也就是说在哪个线程中调用,那么哪个线程就被阻塞(在没有获得许可的情况下)。

重点讲其中的几个:

3.1 park()解析

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

UNSAFE.park的两个参数,前一个为true的时候表示传入的是绝对时间,false表示相对时间,即从当前时间开始算。后面的long类型的参数就是等待的时间,0L表示永久等待。

根据java doc中的描述,调用park后有三种情况,能使线程继续执行下去:

  1. 有某个线程调用了当前线程的unpark。
  2. 其他线程中断(interrupt)了当前线程
  3. 该调用不合逻辑地(即毫无理由地)返回。

验证一:

public class UnparkTest {    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        Thread ut = new Thread(new UnparkThread(Thread.currentThread()));        ut.start();        System.out.println("I'm going to call park");        // Thread.sleep(1000L);        LockSupport.park();        System.out.println("oh, I'm running again");    }}class UnparkThread implements Runnable {    private final Thread t;    UnparkThread(Thread t) {        this.t = t;    }    @Override    public void run() {        try {            Thread.sleep(1000L);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        }        System.out.println("I'm in unpark");        LockSupport.unpark(t);        System.out.println("I called unpark");    }}

结果:

I'm going to call parkI'm in unparkI called unparkoh, I'm running again

另外值得一提的是,LockSupport对park和unpark的调用顺序并没有要求,将两个Thread.sleep(1000L);注释切换一下就可以发现,先调用unpark,再调用park,依旧可以获得许可,让线程继续运行。这一点与Object的 wait 和 notify 要求固定的顺序不同,其实现原理可以看。

验证二:

public class LockSupportInterrupt {    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        Thread t = new Thread(new InterruptThread());        t.start();        Thread.sleep(1000L);        System.out.println("I'm going to interrupt");        t.interrupt();    }}class InterruptThread implements Runnable {    @Override    public void run() {        System.out.println("I'm going to park");        LockSupport.park();        System.out.println("I'm going to again");    }}

运行结果:

I'm going to parkI'm going to interruptI'm going to again

LockSupport的park能够能响应interrupt事件,且不会抛出InterruptedException异常。

3.2 park(Object blocker)

park的另一个重载方法需要传入blocker对象:

public static void park(Object blocker) {    Thread t = Thread.currentThread();    setBlocker(t, blocker);    UNSAFE.park(false, 0L);    setBlocker(t, null);}

在理解了parkBlocker的作用后,这个方法里的代码就很好理解了。

  1. 在调用park阻塞当前线程之前,先记录当前线程的blocker。
  2. 调用park阻塞当前线程
  3. 当前面提到的三个让线程继续执行下去的情况时,再将parkBlocker设置为null,因为当前线程已经没有被blocker住了,如果不设置为null,那诊断工具获取被阻塞的原因就是错误的,这也是为什么要有两个setBlocker的原因。

再看一下setBlocker的代码:

private static void setBlocker(Thread t, Object arg) {    // Even though volatile, hotspot doesn't need a write barrier here.    UNSAFE.putObject(t, parkBlockerOffset, arg);}

方法是私有的,嗯,为了保证正确性,肯定不能被其他类调用。

另外就是利用了之前提到的偏移量以及unsafe对象将blocker值设置进了线程t当中。

3.3 unpark(Thread thread)

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

这就很简单了,判断是否为空,然后调用unsafe的unpark方法。由此更可见unsafe这个类的重要性。

四、各种例子

4.1 jstack查看parkBlocker

前面提到parkBlocker提供了调试工具上面查找原因,所以我们来看一下在jstack上面是什么情况:

public class JstackTest {    public static void main(String[] args) {        // 给main线程设置名字,好查找一点        Thread.currentThread().setName("jstacktest");        LockSupport.park("block");    }}

利用park(blocker)来阻塞main线程,传入string作为parkBlocker。

运行之后,在shell里运行:

> jps37137 Jps4860 37132 Launcher37133 JstackTest

可以看到我们的java线程的pid,JstackTest这个类对应的是37133,然后再利用jstack来查看:

> jstack -l 37133"jstacktest" #1 prio=5 os_prio=31 tid=0x00007f7f07001800 nid=0x2903 waiting on condition [0x0000700000901000]   java.lang.Thread.State: WAITING (parking)        at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)        - parking to wait for  <0x000000079582f5d0> (a java.lang.String)        at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175)        at lock.JstackTest.main(JstackTest.java:11)   Locked ownable synchronizers:        - None

省略了一部分,可以看到jstacktest线程的状态是Waiting on condition(等待资源,或等待某个条件的发生),同事可以看到这样一句话:parking to wait for <0x000000079582f5d0> (a java.lang.String)。

<0x000000079582f5d0>的类型是String,也就是之前传入park里的block字符串。而0x000000079582f5d0估计就是其地址(待验证)。

4.2 利用LockSupport实现先进先出锁

在来看一下java doc上提供的示例:

class FIFOMutex {    private final AtomicBoolean locked = new AtomicBoolean(false);    private final Queue
waiters = new ConcurrentLinkedQueue
(); public void lock() { boolean wasInterrupted = false; Thread current = Thread.currentThread(); waiters.add(current); while (waiters.peek() != current || !locked.compareAndSet(false, true)) { LockSupport.park(this); if (Thread.interrupted()) wasInterrupted = true; } waiters.remove(); if (wasInterrupted) current.interrupt(); } public void unlock() { locked.set(false); LockSupport.unpark(waiters.peek()); }}

先进先出锁就是先申请锁的线程最先获得锁的资源,实现上采用了队列再加上LockSupport.park。

  1. 将当前调用lock的线程加入队列
  2. 如果等待队列的队首元素不是当前线程或者locked为true,则说明有线程已经持有了锁,那么调用park阻塞其余的线程。
  3. 如果队首元素是当前线程且locked为false,则说明前面已经没有人持有锁,删除队首元素也就是当前的线程,然后当前线程继续正常执行。
  4. 执行完后调用unlock方法将锁变量修改为false,并解除队首线程的阻塞状态。此时的队首元素继续之前的判断。

五、总结

到这里,对LockSupport有了简单的认识,如果还想深入了话,就要开始阅读C++里面的代码了。后面有机会再重拾C++。最后谢谢各位园友观看,如果有描述不对的地方欢迎指正,与大家共同进步!

参考:

转载于:https://www.cnblogs.com/joemsu/p/8902745.html

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