LockSupport 线程工具类有啥用?
Java技术栈
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2021-06-23 22:54
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内容大纲
LockSupport基本概念
LockSupport
是线程工具类,主要作用是阻塞和唤醒线程,底层实现依赖Unsafe
,同时它还是锁和其他同步类实现的基础,LockSupport
提供两类静态函数分别是park
和unpark
,即阻塞与唤醒线程,下面是两段代码示例public static void main(String[] agrs) throws InterruptedException {
Thread th = new Thread(() -> {
//阻塞当前线程
LockSupport.park();
System.out.println("子线程执行---------");
});
th.start();
//睡眠2秒
Thread.sleep(2000);
System.out.println("主线程执行---------");
//唤醒线程
LockSupport.unpark(th);
}
}
输出结果:
主线程执行---------
子线程执行---------
th
调用LockSupport.park()
阻塞,主线程睡眠2
秒后,执行LockSupport.unpark(th)
唤醒th
线程,先阻塞后唤醒非常好理解,接下来读者们再看下面的示例public static void main(String[] agrs) throws InterruptedException {
Thread th = new Thread(() -> {
//唤醒当前线程
LockSupport.unpark(Thread.currentThread());
//阻塞当前线程
LockSupport.park();
System.out.println("子线程执行---------");
});
th.start();
//睡眠2秒
Thread.sleep(2000);
System.out.println("主线程执行---------");
}
输出结果:
子线程执行---------
主线程执行---------
th
线程,再阻塞th
线程,最终th
线程没有被阻塞,这是为什么?下面LockSupport
的设计思路会为读者们解开疑惑,并更进一步明确是park
和unpark
的语义(从广义上来说park
和unpark
代表阻塞和唤醒)。设计思路
LockSupport
的设计思路是通过许可证来实现的,就像汽车上高速公路,入口处要获取通行卡,出口处要交出通行卡,如果没有通行卡你就无法出站,当然你可以选择补一张通行卡。LockSupport
会为使用它的线程关联一个许可证(permit
)状态,permit
的语义「是否拥有许可」,0
代表否,1
代表是,默认是0
。LockSupport.unpark
:指定线程关联的permit
直接更新为1
,如果更新前的permit<1
,唤醒指定线程LockSupport.park
:当前线程关联的permit
如果>0
,直接把permit
更新为0
,否则阻塞当前线程
线程 A
执行LockSupport.park
,发现permit
为0
,未持有许可证,阻塞线程A
线程 B
执行LockSupport.unpark
(入参线程A
),为A
线程设置许可证,permit
更新为1
,唤醒线程A
线程 B
流程结束线程 A
被唤醒,发现permit
为1
,消费许可证,permit
更新为0
线程 A
执行临界区线程 A
流程结束
unpark
的语义明确为「使线程持有许可证」,park
的语义明确为「消费线程持有的许可」,所以unpark
与park
的执行顺序没有强制要求,只要控制好使用的线程即可,unpark=>park
执行流程如下permit
默认是0
,线程A
执行LockSupport.unpark
,permit
更新为1
,线程A
持有许可证线程 A
执行LockSupport.park
,此时permit
是1
,消费许可证,permit
更新为0
执行临界区 流程结束
park
注意点,因park
阻塞的线程不仅仅会被unpark
唤醒,还可能会被线程中断(Thread.interrupt
)唤醒,而且不会抛出InterruptedException
异常,所以建议在park
后自行判断线程中断状态,来做对应的业务处理。优点
LockSupport
来做线程的阻塞与唤醒(线程间协同工作),因为它具备如下优点以线程为操作对象更符合阻塞线程的直观语义 操作更精准,可以准确地唤醒某一个线程( notify
随机唤醒一个线程,notifyAll
唤醒所有等待的线程)无需竞争锁对象(以线程作为操作对象),不会因竞争锁对象产生死锁问题 unpark
与park
没有严格的执行顺序,不会因执行顺序引起死锁问题,比如「Thread.suspend
和Thread.resume
」没按照严格顺序执行,就会产生死锁
LockSupport
还提供了park
的重载函数,提升灵活性void parkNanos(long nanos)
:增加了超时机制void parkUntil(long deadline)
:加入超时机制(指定到某个时间点,1970
年到指定时间点的毫秒数)void park(Object blocker)
:设置blocker
对象,当线程没有许可证被阻塞时,该对象会被记录到该线程的内部,方便后续使用诊断工具进行问题排查void parkNanos(Object blocker, long nanos)
:设置blocker
对象,加入超时机制void parkUntil(Object blocker, long deadline)
:设置blocker
对象,加入超时机制(指定到某个时间点,1970
年到指定时间点的毫秒数)
blocker
对象,至于超时根据业务场景选择实践
LockSupport
来完成一道阿里经典的多线程协同工作面试题。3
个独立的线程,一个只会输出A
,一个只会输出B
,一个只会输出C
,在三个线程启动的情况下,请用合理的方式让他们按顺序打印ABCABC
。准备 3
个线程,分别固定打印A、B、C
线程输出完 A、B、C
后需要阻塞等待唤醒额外准备第 4
个线程,作为另外3
个线程的调度器,有序的控制3
个线程执行
public static void main(String[] agrs) throws InterruptedException {
LockSupportMain lockSupportMain = new LockSupportMain();
//定义线程t1、t2、t3执行的函数方法
Consumer<String> consumer = str -> {
while (true) {
//线程消费许可证,并传入blocker,方便后续排查问题
LockSupport.park(lockSupportMain);
//防止线程是因中断操作唤醒
if (Thread.currentThread().isInterrupted()){
throw new RuntimeException("线程被中断,异常结束");
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + str);
}
};
/**
* 定义分别输出A、B、C的线程
*/
Thread t1 = new Thread(() -> {
consumer.accept("A");
},"T1");
Thread t2 = new Thread(() -> {
consumer.accept("B");
},"T2");
Thread t3 = new Thread(() -> {
consumer.accept("C");
},"T3");
/**
* 定义调度线程
*/
Thread dispatch = new Thread(() -> {
int i=0;
try {
while (true) {
if((i%3)==0) {
//线程t1设置许可证,并唤醒线程t1
LockSupport.unpark(t1);
}else if((i%3)==1) {
//线程t2设置许可证,并唤醒线程t2
LockSupport.unpark(t2);
}else {
//线程t3设置许可证,并唤醒线程t3
LockSupport.unpark(t3);
}
i++;
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
//启动相关线程
t1.start();
t2.start();
t3.start();
dispatch.start();
}
输出内容:
T1:A
T2:B
T3:C
T1:A
T2:B
T3:C
T1:A
T2:B
T3:C
Synchronized
、ReentrantLock
来完成这个功能。另外,关注公众号Java技术栈,在后台回复:面试,可以获取我整理的 Java 多线程系列面试题和答案,非常齐全。关注Java技术栈看更多干货
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