原创

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

一、LockSupport类简介

LockSupport类,是JUC包中的一个工具类,是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。(Basic thread blocking primitives for creating locks and other synchronization classes

LockSupport类的核心方法其实就两个:park()unark(),其中park()方法用来阻塞当前调用线程,unpark()方法用于唤醒指定线程。

这其实和Object类的wait()和signial()方法有些类似,但是LockSupport的这两种方法从语意上讲比Object类的方法更清晰,而且可以针对指定线程进行阻塞和唤醒。

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(Semaphore),但与 Semaphore 不同的是,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。

1.1 使用示例

来看一个例子:
假设现在需要实现一种FIFO类型的独占锁,可以把这种锁看成是ReentrantLock的公平锁简单版本,且是不可重入的,就是说当一个线程获得锁后,其它等待线程以FIFO的调度方式等待获取锁。

public class FIFOMutex {
    private final AtomicBoolean locked = new AtomicBoolean(false);
    private final Queue<Thread> waiters = new ConcurrentLinkedQueue<Thread>();

    public void lock() {
        Thread current = Thread.currentThread();
        waiters.add(current);

        // 如果当前线程不在队首,或锁已被占用,则当前线程阻塞
        // NOTE:这个判断的意图其实就是:锁必须由队首元素拿到
        while (waiters.peek() != current || !locked.compareAndSet(false, true)) {
            LockSupport.park(this);
        }
        waiters.remove(); // 删除队首元素
    }

    public void unlock() {
        locked.set(false);
        LockSupport.unpark(waiters.peek());
    }
}

测试用例:

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        FIFOMutex mutex = new FIFOMutex();
        MyThread a1 = new MyThread("a1", mutex);
        MyThread a2 = new MyThread("a2", mutex);
        MyThread a3 = new MyThread("a3", mutex);

        a1.start();
        a2.start();
        a3.start();

        a1.join();
        a2.join();
        a3.join();

        assert MyThread.count == 300;
        System.out.print("Finished");
    }
}

class MyThread extends Thread {
    private String name;
    private FIFOMutex mutex;
    public static int count;

    public MyThread(String name, FIFOMutex mutex) {
        this.name = name;
        this.mutex = mutex;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            mutex.lock();
            count++;
            System.out.println("name:" + name + "  count:" + count);
            mutex.unlock();
        }
    }
}

上述FIFOMutex 类的实现中,当判断锁已被占用时,会调用LockSupport.park(this)方法,将当前调用线程阻塞;当使用完锁时,会调用LockSupport.unpark(waiters.peek())方法将等待队列中的队首线程唤醒。

通过LockSupport的这两个方法,可以很方便的阻塞和唤醒线程。但是LockSupport的使用过程中还需要注意以下几点:

  1. park方法的调用一般要方法一个循环判断体里面。

    如上述示例中的:
     while (waiters.peek() != current || !locked.compareAndSet(false, true)) {
         LockSupport.park(this);
     }
    
    之所以这样做,是为了防止线程被唤醒后,不进行判断而意外继续向下执行,这其实是一种Guarded Suspension的多线程设计模式。
  1. park方法是会响应中断的,但是不会抛出异常。(也就是说如果当前调用线程被中断,则会立即返回但不会抛出中断异常)
  2. park的重载方法park(Object blocker),会传入一个blocker对象,所谓Blocker对象,其实就是当前线程调用时所在调用对象(如上述示例中的FIFOMutex对象)。该对象一般供监视、诊断工具确定线程受阻塞的原因时使用。

二、LockSupport类/方法声明

类声明:

方法声明:

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