JDK7中LockSupport源码解析

LockSupport是java.util.concurrent.locks(JUC)下的一个实现类，用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。此类以及每个使用它的线程与一个许可关联(从Semaphore类的意义上说)。如果该许可可用并且可在进程中使用，则调用park将立即返回；否则可能阻塞。如果许可尚不可用则可以调用unpark使其可用,但与Semaphore不同的是，许可不能累积并且最多只能有一个许可。park和unpark方法提供了阻塞和解除阻塞线程的有效方法，并且不会遇到导致过时方法Thread.suspend和Thread.resume。由于许可的存在，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。此外如果调用者线程被中断，并且支持超时，则park将返回。park方法还可以在其他任何时间“毫无理由”地返回，因此通常必须在重新检查返回条件的循环里调用此方法。从这个意义上说park是“忙碌等待”的一种优化，它不会浪费这么多的时间进行自旋，但是必须将它与unpark配对使用才更高效。三种形式的park还各自支持一个blocker对象参数。此对象在线程受阻塞时被记录，以允许监视工具和诊断工具确定线程受阻塞的原因。这样的工具可以使用方法getBlocker(java.lang.Thread)访问blocker。建议最好使用这些形式，而不是不带此参数的原始形式。在锁实现中提供的作为blocker的普通参数是this。这些方法被设计用来作为创建高级同步实用工具的工具，对于大多数并发控制应用程序而言，它们本身并不是很有用。park方法仅设计用于以下形式的构造：

while(!canProceed()){ ... LockSupport.park(this); }

这里在调用park之前，canProceed和其他任何动作都不会锁定或阻塞。因为每个线程只与一个许可关联，park的任何中间使用都可能干扰其预期效果。

 

示例用法之FIFO非重入锁类的框架：

class FIFOMutex {

  private final AtomicBoolean locked = new AtomicBoolean(false);

  private final Queue<Thread> waiters = new ConcurrentLinkedQueue<Thread>();

 

  public void lock() {

    boolean wasInterrupted = false;

    Thread current = Thread.currentThread();

    waiters.add(current);

 

    // Block while not first in queue or cannot acquire lock

    while (waiters.peek() != current || !locked.compareAndSet(false, true)) {

       LockSupport.park(this);

       if (Thread.interrupted()) // ignore interrupts while waiting

         wasInterrupted = true;

    }

 

    waiters.remove();

    if (wasInterrupted)          // reassert interrupt status on exit

       current.interrupt();

  }

 

  public void unlock() {

    locked.set(false);

    LockSupport.unpark(waiters.peek());

  }

}

 

public class LockSupport extends Object；

LockSupport提供的方法不多(不包括从Object继承下来的方法)。

 

在Thread的源码中有些属性在当前类中是冗余的，但是随着对JUC中类的源码的不断深入后这些属性的用处就彰显出来了，例如：parkBlocker。

public class Thread implements Runnable {

  volatile Object parkBlocker; 

  // ......

}

 

public class LockSupport {

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

  // Hotspot implementation via intrinsics API

  private static final Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();

  private static final long parkBlockerOffset;

  static {

    try {

      parkBlockerOffset = unsafe.objectFieldOffset(java.lang.Thread.class.getDeclaredField("parkBlocker"));

    } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }

  }

  // 由源码可得知LockSupport的底层是由Unsafe实现的

 

  private static void setBlocker(Thread t, Object arg) {

    // Even though volatile, hotspot doesn't need a write barrier here.

    unsafe.putObject(t, parkBlockerOffset, arg);

  }

 

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。

  public static void unpark(Thread thread) {

    if (thread != null)  unsafe.unpark(thread);

  }

 

为了线程调度，在许可可用之前禁用当前线程。如果许可可用则使用该许可并且该调用立即返回；否则为线程调度禁用当前线程，并在发生以下三种情况之一前，使其处于休眠状态：

(1)其他某个线程调用将当前线程作为目标调用unpark；

(2)其他某个线程中断当前线程；

(3)该调用不合逻辑地(即毫无理由地)返回。

此方法不报告是哪个线程导致该方法返回。调用者应该重新检查最先导致线程暂停的条件。调用者还可以确定返回时该线程的中断状态。

参数：blocker - 导致此线程暂停的同步对象

  public static void park(Object blocker) {

    Thread t = Thread.currentThread();

    setBlocker(t, blocker);

    unsafe.park(false, 0L);

    setBlocker(t, null);

  }

 

此方法的实现类似park(Object blocker)，不过它会指定最多等待的时间，超过指定的等待时间就解除休眠，调用者也可以确定返回时该线程的中断状态或已过的时间

  public static void parkNanos(Object blocker, long nanos) {

    if (nanos > 0) { // 毫秒数

      Thread t = Thread.currentThread();

      setBlocker(t, blocker);

      unsafe.park(false, nanos);

      setBlocker(t, null);

    }

  }

 

此方法的实现类似parkNanos(Object blocker, long nanos)，不过它不像parkNanos(Object blocker, long nanos)在许可可用前禁用当前线程，它在指定的时限前禁用当前线程

  public static void parkUntil(Object blocker, long deadline) {

    Thread t = Thread.currentThread();

    setBlocker(t, blocker);

    unsafe.park(true, deadline);

    setBlocker(t, null);

  }

 

返回提供给最近一次尚未解除阻塞的park方法调用的blocker对象，如果该调用不受阻塞则返回null。返回的值只是一个瞬间快照，即由于未解除阻塞或者在不同的blocker对象上受阻而具有的线程。

  public static Object getBlocker(Thread t) {

    if (t == null) throw new NullPointerException();

    return unsafe.getObjectVolatile(t, parkBlockerOffset);

  }

 

同park(Object blocker)具有相同的语义

  public static void park() {

    unsafe.park(false, 0L);

  }

 

同parkNanos(Object blocker, long nanos)具有相同的语义

  public static void parkNanos(long nanos) {

    if (nanos > 0) unsafe.park(false, nanos);

  }

 

同parkUntil(Object blocker, long deadline)具有相同的语义 

  public static void parkUntil(long deadline) {

    unsafe.park(true, deadline);

  }

}

 

实现总结：LockSupport是调用Unsafe类的park和unpark方法来实现本身的park和unpark方法，它也返回提供给最近一次尚未解除阻塞的park方法调用的blocker对象，此对象根据阻塞与否分别返回null或者是瞬间快照。unsafe.park(true, deadline)这里true表示在指定的时限前禁用当前线程，超过时限时间则获得许可返回，获取不到许可就进行休眠；false则表示获得许可后立即返回，但是可能获取不到许可，从而导致最大deadline休眠时间。