LockSupport的源码分析(中)

来源：互联网发布：mac下创建maven 编辑：程序博客网时间：2024/05/12 03:47

一、介绍

要学习JAVA中是如何实现线程间的锁，就得从LockSupport这个类先说起，因为这个类实现了底层的一些方法，各种的锁实现都是这个基础上发展而来的。这个类方法很少，但理解起来需要花费一点时间。

源码如下：

package java.util.concurrent.locks;import java.util.concurrent.*;import sun.misc.Unsafe;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); }    }    private static void setBlocker(Thread t, Object arg) {        // Even though volatile, hotspot doesn't need a write barrier here.        unsafe.putObject(t, parkBlockerOffset, arg);    }    public static void unpark(Thread thread) {        if (thread != null)            unsafe.unpark(thread);    }    public static void park(Object blocker) {        Thread t = Thread.currentThread();        setBlocker(t, blocker);        unsafe.park(false, 0L);        setBlocker(t, null);    }    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);    }    public static Object getBlocker(Thread t) {        return unsafe.getObjectVolatile(t, parkBlockerOffset);    }    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);    }}

这个类提供的都是静态方法，且无法被实例化。在LockSupport中有两个私有的成员变量：

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

我们都知道JAVA语言是平台无关的，一次编译，可以在任何平台上运行，但是真的不可以调用一些平台相关的方法吗？其实unsafe类是可以做到调用平台相关的方法的。
unsafe：是JDK内部用的工具类。它通过暴露一些Java意义上说“不安全”的功能给Java层代码，来让JDK能够更多的使用Java代码来实现一些原本是平台相关的、需要使用native语言（例如C或C++）才可以实现的功能。该类不应该在JDK核心类库之外使用。
parkBlokcerOffset：parkBlocker的偏移量，但是parkBlocker又是干嘛的？偏移量又是做什么的呢？让我们来看看Thread类的实现：

    //java.lang.Thread的源码    /**     * 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;

问题1：parkBlocker是干嘛的？
原来java.lang.Thread的实现当中有这么一个对象。从注释上看，这个对象被LockSupport的setBlocker和getBlocker调用。这个对象是用来记录线程被阻塞时是被谁阻塞的。用于线程监控和分析工具来定位原因的。主要调用了LockSupport的getBlocker方法。原来，parkBlocker是用于记录线程是被谁阻塞的。可以通过LockSupport的getBlocker获取到阻塞的对象，用于监控和分析线程用的。

问题2：偏移量又是做什么的？

static {        try {            parkBlockerOffset = unsafe.objectFieldOffset                (java.lang.Thread.class.getDeclaredField("parkBlocker"));        } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); }    }

原来偏移量就是Thread这个类里面变量parkBlocker在内存中的偏移量。JVM的实现可以自由选择如何实现Java对象的“布局”，也就是在内存里Java对象的各个部分放在哪里，包括对象的实例字段和一些元数据之类。sun.misc.Unsafe里关于对象字段访问的方法把对象布局抽象出来，它提供了objectFieldOffset()方法用于获取某个字段相对Java对象的“起始地址”的偏移量，也提供了getInt、getLong、getObject之类的方法可以使用前面获取的偏移量来访问某个Java对象的某个字段。

问题3：为什么要用偏移量来获取对象？干吗不要直接写个get，set方法。多简单？
仔细想想就能明白，这个parkBlocker就是在线程处于阻塞的情况下才会被赋值。线程都已经阻塞了，如果不通过这种内存的方法，而是直接调用线程内的方法，线程是不会回应调用的。

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

参数：
Thread t 需要被赋值Blocker的线程
Object arg 具体的Blocker对象

解读：有了之前的理解，这个方法就很好理解了。对给定线程t的parkBlocker赋值。为了防止，这个parkBlocker被误用，该方法是不对外公开的。

public static Object getBlocker(Thread t) {        return unsafe.getObjectVolatile(t, parkBlockerOffset);}

参数：Thread t, 被操作的线程对象
返回：parkBlocker对象
解读：从线程t中获取他的parkerBlocker对象。这个方法是对外公开的。

二、park和unpark

 /**           * Unblock the given thread blocked on <tt>park</tt>, or, if it is         * not blocked, cause the subsequent call to <tt>park</tt> not to         * block.  Note: this operation is "unsafe" solely because the         * caller must somehow ensure that the thread has not been         * destroyed. Nothing special is usually required to ensure this         * when called from Java (in which there will ordinarily be a live         * reference to the thread) but this is not nearly-automatically         * so when calling from native code.         * @param thread the thread to unpark.         *          */         public native void unpark(Object thread);             /**         * Block current thread, returning when a balancing         * <tt>unpark</tt> occurs, or a balancing <tt>unpark</tt> has         * already occurred, or the thread is interrupted, or, if not         * absolute and time is not zero, the given time nanoseconds have         * elapsed, or if absolute, the given deadline in milliseconds         * since Epoch has passed, or spuriously (i.e., returning for no            * "reason"). Note: This operation is in the Unsafe class only         * because <tt>unpark</tt> is, so it would be strange to place it         * elsewhere.         */         public native void park(boolean isAbsolute, long time);

字面理解park，占住，停车的时候不就把这个车位给占住了么？起这个名字还是很形象的。unpark，占住的反义词，就是释放。把车从车位上开走。

翻译一下：
park：阻塞当前线程。

(1). 当配对的unpark发生时，解除线程阻塞。

(2). 配对的unpark已经发生（unpark先行，再执行park）或者线程被中断时，解除线程阻塞。

(3). 当absolute是false时，如果给定的时间是负数或者是给定的时间（正数）已经过去了的(0的时候会一直阻塞着)，解除线程阻塞。

(4). 当absolute是true时，如果给定的时间是过去了的或者伪造的（在我理解是参数不合法时），解除线程阻塞。这个操作是不安全的。
理解一下，park与unpark命令一般是成对出现的。但是线程的恢复并不一定要用unpark, 因为park的时间参数，有些情况下线程会自己恢复。

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

参数：Thread thread, 解除那个被阻塞的线程。

带blocker参数的park方法：

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

参数：
Object blocker：用于记录到线程中的parkBlocker对象。
nanos：在nanos时间后线程自动恢复。
deadline：在deadline时刻线程自动（这个毫秒其实就是自1970年1月1日0时起的毫秒数）

不带blocker参数的park方法:

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);    }

这三个方法跟上面一样，唯一区别是没有做parkBlocker的赋值操作。

三、park方法源码

我们继续看一下JVM是如何实现park方法的，park在不同的操作系统使用不同的方式实现，在linux下是使用的是系统方法pthread_cond_wait实现。实现代码在JVM源码路径src/os/linux/vm/os_linux.cpp里的 os::PlatformEvent::park方法，代码如下：

void os::PlatformEvent::park() {               int v ;         for (;;) {        v = _Event ;         if (Atomic::cmpxchg (v-1, &_Event, v) == v) break ;         }         guarantee (v >= 0, "invariant") ;         if (v == 0) {         // Do this the hard way by blocking ...         int status = pthread_mutex_lock(_mutex);         assert_status(status == 0, status, "mutex_lock");         guarantee (_nParked == 0, "invariant") ;         ++ _nParked ;         while (_Event < 0) {         status = pthread_cond_wait(_cond, _mutex);         // for some reason, under 2.7 lwp_cond_wait() may return ETIME ...         // Treat this the same as if the wait was interrupted         if (status == ETIME) { status = EINTR; }         assert_status(status == 0 || status == EINTR, status, "cond_wait");         }         -- _nParked ;            // In theory we could move the ST of 0 into _Event past the unlock(),         // but then we'd need a MEMBAR after the ST.         _Event = 0 ;         status = pthread_mutex_unlock(_mutex);         assert_status(status == 0, status, "mutex_unlock");         }         guarantee (_Event >= 0, "invariant") ;         }     }

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