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Java Lock LockSupport 总结

news 2025/1/17 1:14:36

前言

概述

简介

LockSupport @ 锁支持类是位于JUC包下基于“许可”对线程等待/唤醒进行控制的线程管理工具类。锁支持类对线程赋予了许可概念，并通过以1为单位对许可进行分配/消费来控制线程的状态在等待/运行之间相互切换。新创建启动的线程许可数量默认为0，并最多允许储存/透支一个许可，故而线程的许可数量只能在[-1, 0, 1]三个值之间波动，因此在线程许可数量达到高/低上限的情况下锁支持类对线程许可的分配/消费是没有意义的。

新创建启动的线程会因为许可平衡（0）而处于运行状态，此时如果锁支持类消费了该线程的许可，则其将因为许可负债（-1）而进入有限/无限等待状态，在这种情况下正常只有分配、中断及超时才能令其许可平衡（0）而恢复运行。但如果锁支持类对许可平衡（0）的线程进行了许可分配，则线程将因为许可结余（1）而避免在下次许可消耗中因为许可负债（-1）而进入等待状态，即其会拥有一次等待的豁免权。

因锁支持类而等待的线程在被中断唤醒后会在不抛出中断异常的同时保留中断状态。与因为Thread.sleep(long millis)方法而进入等待状态线程不同，因为许可负债（-1）而进入等待状态的线程在被中断唤醒后不会抛出中断异常，并会同时保留中断状态。因此对于锁支持类的调用者而言其可能需要基于需求人为地判断线程是否中断，并选择是否清除中断状态及抛出中断异常。

因锁支持类而等待的线程可能发生虚假唤醒。所谓虚假唤醒是指等待线程在分配、中断及超时都未发生的情况下无理由唤醒的情况，因此对于线程许可的消费往往需要在循环中进行。循环的退出条件通常即为线程的唤醒条件，例如等待线程只有在某操作成功的情况下才会被唤醒，则被唤醒后的线程就需要去判断某操作是否已经执行成功，成功则退出循环执行下游代码；否则便再次进入等待状态，以此来避免因为虚假唤醒而导致的程序逻辑紊乱…相关调用示例如下：

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

方法

public static void park() —— 停泊 —— 消耗指当前线程的一个许可，消耗后如果当前线程许可负债（-1）则无限等待至因为信号、中断及虚假而唤醒为止；否则直接返回。
public static void park(Object blocker) —— 停泊 —— 消耗指当前线程的一个许可，消耗后如果当前线程许可负债（-1）则无限等待至因为信号、中断及虚假而唤醒为止；否则直接返回。
public static void parkNanos(long nanos) —— 停泊纳秒 —— 消耗指当前线程的一个许可，消耗后如果当前线程许可负债（-1）则在指定等待时间内有限等待至因为信号、中断、超时及虚假而唤醒为止；否则直接返回。
public static void parkNanos(Object blocker, long nanos) —— 停泊纳秒 —— 消耗指当前线程的一个许可，消耗后如果当前线程许可负债（-1）则在指定等待时间内有限等待至因为信号、中断、超时及虚假而唤醒为止；否则直接返回。
public static void parkUntil(long deadline) —— 停泊直至 —— 消耗指当前线程的一个许可，消耗后如果当前线程许可负债（-1）则在指定等待时间内有限等待至因为信号、中断、超时及虚假而唤醒为止；否则直接返回。该方法与parkNanos(…)方法的区别在于其是要等待至什么时间，而非要等待多少时间。
public static void parkUntil(Object blocker, long deadline) —— 停泊直至 —— 消耗指当前线程的一个许可，消耗后如果当前线程许可负债（-1）则在指定等待时间内有限等待至因为信号、中断、超时及虚假而唤醒为止；否则直接返回。该方法与parkNanos(…)方法的区别在于其是要等待至什么时间，而非要等待多少时间。

可以发现，每个形式的停泊方法都会搭配一个功能完全相同但新增了阻塞者入参的同名方法。阻塞者的作用有些难以言明，但具体与探查/识别线程等待的状态有关。每个阻塞者形式的停泊方法都会在线程等待前将阻塞者存入线程，并于线程唤醒后清除，而在线程等待期间其它线程可以获取阻塞者对线程的等待进行状态、原因及时间等各项维度的探查，但探查的具体方式未知，这可能与阻塞者的自定义设计高度相关。

public static void unpark(Thread thread) —— 结束停泊 —— 为指定线程分配一个许可，如果指定线程原本许可负债（-1）而处于等待状态，则分配后将因为许可平衡（0）而恢复运行；如果指定线程原本许可平衡（0）而处于运行状态，则分配后将因为许可结余（1）而避免在下次许可消耗中因为许可负债（-1）而进入等待状态。
注意！！！在线程尚未启动的情况，上述所有情况都不保证必然发生。
public static Object getBlocker(Thread t) —— 获取阻塞者 —— 获取指定线程的阻塞者快照，当指定线程正处于等待状态时正常返回；否则返回null。
static final int nextSecondarySeed() —— 下个次要种子 —— 基于当前线程的旧次要种子生成新的次要种子并保存/返回。当旧次要种子为0时说明其为初始值，通过随机分配的方式生成新次要种子。但如果新分配的次要种子依旧为0则需要在该情况下手动设置为1；如果旧次要种子不为0说明其已被更新过，通过位运算的方式生成新次要种子。

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