Java并发学习(五)-LockSupport里面的park和unpark

学习AQS源码时候，发现当判断队列需要入队挂起时，都是调用LockSupport里面的park和unpark方法，例如：

//park并且检查是否中断
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
LockSupport.park(this);
return Thread.interrupted();
}
...
//而需要唤醒线程进行竞争的时候，则为：
LockSupport.unpark(node.thread);
...

LockSupport

LockSupport其实是一个简单的代理类，它里面的代码都是使用Unsafe类里面的native方法，这里可以简单看看sun.misc.Unsafe 本文主要学习里面的park和unpark方法。

在Unsafe里面，park和unpark分别如下定义：

public native void park(boolean isAbsolute, long time);
public native void unpark(Object thread);

其中park中变量isAbsolute代表传入的time是绝对时间还是相对时间。

unpark函数为线程提供“许可(permit)”，线程调用park函数则等待“许可”。这个有点像信号量，但是这个“许可”是不能叠加的，“许可”是一次性的。可以理解为设置一个变量0，1之间的切换。

如果线程B连续调用了多次次unpark函数，当线程A调用park函数就使用掉这个“许可”，如果线程A第二次调用park，则进入等待状态。

注意，unpark函数可以先于park调用。比如线程B调用unpark函数，给线程A发了一个“许可”，那么当线程A调用park时，它发现已经有“许可”了，那么它会马上再继续运行，也就是不会阻塞。

而如果线程A处于等待许可状态，再次调用park，则会永远等待下去，调用unpark也无法唤醒。

下面先看LockSupport里面的park和unpark定义：

/**
@param blocker the synchronization object responsible for this thread parking
*/
public static void park(Object blocker) {
//获取当前运行线程
Thread t = Thread.currentThread();
//设置t中的parkBlockerOffset的值为blocker，即设置锁遍历
setBlocker(t, blocker);
//阻塞线程
UNSAFE.park(false, 0L);
//线程被释放，则将parkBlockerOffset设为null
setBlocker(t, null);
}

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

其中在park中，jdk文档注释为以下几种情况时，线程会被唤醒unpark：

Some other thread invokes {@link #unpark unpark} with the current thread as the target （调用unpark方法）

Some other thread {@linkplain Thread#interrupt interrupts} the current thread （被中断interrupts）

The call spuriously (that is, for no reason) returns.（posix condition里的”Spurious wakeup”）

park和unpark的c++实现

首先，包含park和unpark的头函数在：http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u40/hotspot/file/68577993c7db/src/share/vm/runtime/park.hpp

而其具体实现函数则在：http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u40/hotspot/file/95e9083cf4a7/src/os/solaris/vm/os_solaris.cpp

park的c++代码：

void Parker::park(bool isAbsolute, jlong time) {
//判断是否有信号量_counter是否大于0
if (_counter > 0) {
_counter = 0 ;
OrderAccess::fence();
//直接返回
return ;
}
//获取当前线程
Thread* thread = Thread::current();
assert(thread->is_Java_thread(), "Must be JavaThread");
JavaThread *jt = (JavaThread *)thread;
//如果中途已经是interrupt了，那么立刻返回，不足色
if (Thread::is_interrupted(thread, false)) {
return;
}
//记录当前绝对时间戳
timespec absTime;
//如果park的超时时间已到，则返回
if (time < 0) { // don't wait at all
return;
}
if (time > 0) {
//更换时间戳
unpackTime(&absTime, isAbsolute, time);
}
//进入安全点，利用该thread构造一个ThreadBlockInVM
ThreadBlockInVM tbivm(jt);
if (Thread::is_interrupted(thread, false) ||
os::Solaris::mutex_trylock(_mutex) != 0) {
return;
}
//记录等待状态
int status ;
//中途再次给予了许可，则直接返回不等带。
if (_counter > 0)  { // no wait needed
_counter = 0;
status = os::Solaris::mutex_unlock(_mutex);
assert (status == 0, "invariant") ;
OrderAccess::fence();
return;
}
#ifdef ASSERT
sigset_t oldsigs;
sigset_t* allowdebug_blocked = os::Solaris::allowdebug_blocked_signals();
thr_sigsetmask(SIG_BLOCK, allowdebug_blocked, &oldsigs);
#endif
OSThreadWaitState osts(thread->osthread(), false /* not Object.wait() */);
jt->set_suspend_equivalent();
#if defined(__sparc) && defined(COMPILER2)
if (ClearFPUAtPark) { _mark_fpu_nosave() ; }
#endif
if (time == 0) {
status = os::Solaris::cond_wait (_cond, _mutex) ;
} else {
//time不为0，则继续等待。
status = os::Solaris::cond_timedwait (_cond, _mutex, &absTime);
}
assert_status(status == 0 || status == EINTR ||
status == ETIME || status == ETIMEDOUT,
status, "cond_timedwait");
#ifdef ASSERT
thr_sigsetmask(SIG_SETMASK, &oldsigs, NULL);
#endif
_counter = 0 ;
status = os::Solaris::mutex_unlock(_mutex);
assert_status(status == 0, status, "mutex_unlock") ;
if (jt->handle_special_suspend_equivalent_condition()) {
jt->java_suspend_self();
}
OrderAccess::fence();
}

上面代码只列出了单独的park方法，上述代码中，主要通过一个_counter作为判断标志，当_counter大于0时候，就说明了拥有了“许可”，由此可以大概推断出，unpark方法则是在_counter变量上做文章。

并且，当出现了中断时，一方面，线程会被unpark，但是并不会抛出任何异常！

注：_counter是Parker里面的一个私有全局变量。

unpark的c++代码：

void Parker::unpark() {
//定义两个变量，staus用于判断是否获取锁
int s, status ;
//获取锁
status = os::Solaris::mutex_lock (_mutex) ;
//判断是否成功
assert (status == 0, "invariant") ;
//存储原先变量_counter
s = _counter;
//把_counter设为1
_counter = 1;
//释放锁
status = os::Solaris::mutex_unlock (_mutex) ;
assert (status == 0, "invariant") ;
if (s < 1) {
//如果原先_counter信号量小于1，即为0，则进行signal操作，唤醒操作
status = os::Solaris::cond_signal (_cond) ;
assert (status == 0, "invariant") ;
}
}

简而言之，是用mutex和condition保护了一个_counter的变量，当park时，这个变量置为了0，当unpark时，这个变量置为1。

当然在阅读park的c++函数时，还有多处地方没有结合其他类来理解，如果哪里有问题，欢迎提出来。

参考文章：

http://blog.csdn.net/hengyunabc/article/details/28126139

http://blog.csdn.net/wilsonpeng3/article/details/46387835

http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u40/hotspot/file/68577993c7db/src/share/vm/runtime/park.hpp

http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u40/hotspot/file/68577993c7db/src/share/vm/runtime/park.cpp

http://hg.openjdk.java.net/jdk8u/jdk8u40/hotspot/file/95e9083cf4a7/src/os/solaris/vm/os_solaris.cpp#l5801