JUC锁: LockSupport源码分析
JUC锁: LockSupport源码分析
1. 类的属性
public class LockSupport {
// Hotspot implementation via intrinsics API
private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE;
// parkBlocker字段的内存偏移地址
private static final long parkBlockerOffset;
//threadLocalRandomSeed字段的内存偏移地址
private static final long SEED;
// threadLocalRandomProbe字段的内存偏移地址
private static final long PROBE;
// threadLocalRandomSecondarySeed字段的内存偏移地址
static {
try {
// 获取Unsafe实例
UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe();
// 线程类类型
Class<?> tk = Thread.class;
// 获取Thread的parkBlocker字段的内存偏移地址
parkBlockerOffset = UNSAFE.objectFieldOffset
(tk.getDeclaredField("parkBlocker"));
// 获取Thread的threadLocalRandomSeed字段的内存偏移地址
SEED = UNSAFE.objectFieldOffset
(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomSeed"));
// 获取Thread的threadLocalRandomProbe字段的内存偏移地址
PROBE = UNSAFE.objectFieldOffset
(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomProbe"));
// 获取Thread的threadLocalRandomSecondarySeed字段的内存偏移地址
SECONDARY = UNSAFE.objectFieldOffset
(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomSecondarySeed"));
} catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }
}
}
- UNSAFE字段表示sun.misc.Unsafe类，一般程序中不允许直接调用
- 而long型的表示实例对象相应字段在内存中的偏移地址，可以通过该偏移地址获取或者设置该字段的值。
2. 类的构造函数
// 私有构造函数，无法被实例化
private LockSupport() {}
私有构造函数，无法被实例化。所以所有的方法都是静态的
3. Unsafe类中的park和unpark函数
在分析LockSupport函数之前，先引入sun.misc.Unsafe类中的park和unpark函数，因为LockSupport的核心函数都是基于Unsafe类中定义的park和unpark函数，下面给出两个函数的定义:
public native void park(boolean isAbsolute, long time);
public native void unpark(Thread thread);
说明: 对两个函数的说明如下:
- park函数，阻塞线程，并且该线程在下列情况发生之前都会被阻塞: ① 调用unpark函数，释放该线程的许可。② 该线程被中断。③ 设置的时间到了。并且，当time为绝对时间时，isAbsolute为true，否则，isAbsolute为false。当time为0时，表示无限等待，直到unpark发生。
- unpark函数，释放线程的许可，即激活调用park后阻塞的线程。这个函数不是安全的，调用这个函数时要确保线程依旧存活
4. 核心函数分析
4.1 park函数
park函数有两个重载版本，方法摘要如下
public static void park()；
public static void park(Object blocker)；
说明: 两个函数的区别在于park()函数没有没有blocker，即没有设置线程的parkBlocker字段。park(Object)型函数如下。
public static void park(Object blocker) {
// 获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
// 设置Blocker
setBlocker(t, blocker);
// 获取许可
UNSAFE.park(false, 0L);
// 重新可运行后再此设置Blocker
setBlocker(t, null);
}
- 调用park函数时，首先获取当前线程
- 然后设置当前线程的parkBlocker字段，即调用setBlocker函数
- 之后调用Unsafe类的park函数
- 之后再调用setBlocker函数。
4.1.1 为什么要在此park函数中要调用两次setBlocker函数?
原因其实很简单，调用park函数时，当前线程首先设置好parkBlocker字段，然后再调用Unsafe的park函数.
此后，当前线程就已经阻塞了，等待该线程的unpark函数被调用，所以后面的一个setBlocker函数无法运行
unpark函数被调用，该线程获得许可后，就可以继续运行了，也就运行第二个setBlocker，把该线程的parkBlocker字段设置为null，这样就完成了整个park函数的逻辑。
如果没有第二个setBlocker，那么之后没有调用park(Object blocker)，而直接调用getBlocker函数，得到的还是前一个park(Object blocker)设置的blocker，显然是不符合逻辑的。
总之，必须要保证在park(Object blocker)整个函数执行完后，该线程的parkBlocker字段又恢复为null。所以，park(Object)型函数里必须要调用setBlocker函数两次。
4.1.2 setBlocker方法
private static void setBlocker(Thread t, Object arg) {
// 设置线程t的parkBlocker字段的值为arg
UNSAFE.putObject(t, parkBlockerOffset, arg);
}
说明: 此方法用于设置线程t的parkBlocker字段的值为arg。
4.2 无参重载版本，park()函数
public static void park() {
// 获取许可，设置时间为无限长，直到可以获取许可
UNSAFE.park(false, 0L);
}
说明: 调用了park函数后，会禁用当前线程，除非许可可用。在以下三种情况之一发生之前，当前线程都将处于休眠状态，即下列情况发生时，当前线程会获取许可，可以继续运行。
- 其他某个线程将当前线程作为目标调用 unpark。
- 其他某个线程中断当前线程。
- 该调用不合逻辑地(即毫无理由地)返回。
4.3 parkNanos函数
此函数表示在许可可用前禁用当前线程，并最多等待指定的等待时间。具体函数如下。
public static void parkNanos(Object blocker, long nanos) {
if (nanos > 0) { // 时间大于0
// 获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
// 设置Blocker
setBlocker(t, blocker);
// 获取许可，并设置了时间
UNSAFE.park(false, nanos);
// 设置许可
setBlocker(t, null);
}
}
说明: 该函数也是调用了两次setBlocker函数，nanos参数表示相对时间，表示等待多长时间。
4.4 parkUntil函数
此函数表示在指定的时限前禁用当前线程，除非许可可用, 具体函数如下:
public static void parkUntil(Object blocker, long deadline) {
// 获取当前线程
Thread t = Thread.currentThread();
// 设置Blocker
setBlocker(t, blocker);
UNSAFE.park(true, deadline);
// 设置Blocker为null
setBlocker(t, null);
}
说明: 该函数也调用了两次setBlocker函数，deadline参数表示绝对时间，表示指定的时间。
4.5 unpark函数
此函数表示如果给定线程的许可尚不可用，则使其可用。如果线程在 park 上受阻塞，则它将解除其阻塞状态。否则，保证下一次调用 park 不会受阻塞。如果给定线程尚未启动，则无法保证此操作有任何效果。具体函数如下:
public static void unpark(Thread thread) {
if (thread != null) // 线程为不空
UNSAFE.unpark(thread); // 释放该线程许可
}