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Java多线程进阶(五)—— J.U.C之locks框架:LockSupport

TPVLOG 2021-06-21
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本文首发于Ressmix个人站点:https://www.tpvlog.com

一、LockSupport类简介

LockSupport类,是JUC包中的一个工具类,是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。(Basic thread blocking primitives for creating locks and other synchronization classes)

LockSupport类的核心方法其实就两个: park()
和 unark()
,其中 park()
方法用来阻塞当前调用线程, unpark()
方法用于唤醒指定线程。

这其实和Object类的wait()和signial()方法有些类似,但是LockSupport的这两种方法从语意上讲比Object类的方法更清晰,而且可以针对指定线程进行阻塞和唤醒。

LockSupport类使用了一种名为Permit(许可)的概念来做到阻塞和唤醒线程的功能,可以把许可看成是一种(0,1)信号量(Semaphore),但与 Semaphore 不同的是,许可的累加上限是1。初始时,permit为0,当调用 unpark()
方法时,线程的permit加1,当调用 park()
方法时,如果permit为0,则调用线程进入阻塞状态。

1.1 使用示例

来看一个例子: 假设现在需要实现一种FIFO类型的独占锁,可以把这种锁看成是ReentrantLock的公平锁简单版本,且是不可重入的,就是说当一个线程获得锁后,其它等待线程以FIFO的调度方式等待获取锁。

  1. public class FIFOMutex {

  2. private final AtomicBoolean locked = new AtomicBoolean(false);

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

  4.  

  5. public void lock() {

  6. Thread current = Thread.currentThread();

  7. waiters.add(current);

  8.  

  9. // 如果当前线程不在队首,或锁已被占用,则当前线程阻塞

  10. // NOTE:这个判断的意图其实就是:锁必须由队首元素拿到

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

  12. LockSupport.park(this);

  13. }

  14. waiters.remove(); // 删除队首元素

  15. }

  16.  

  17. public void unlock() {

  18. locked.set(false);

  19. LockSupport.unpark(waiters.peek());

  20. }

  21. }

测试用例:

  1. public class Main {

  2. public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

  3. FIFOMutex mutex = new FIFOMutex();

  4. MyThread a1 = new MyThread("a1", mutex);

  5. MyThread a2 = new MyThread("a2", mutex);

  6. MyThread a3 = new MyThread("a3", mutex);

  7.  

  8. a1.start();

  9. a2.start();

  10. a3.start();

  11.  

  12. a1.join();

  13. a2.join();

  14. a3.join();

  15.  

  16. assert MyThread.count == 300;

  17. System.out.print("Finished");

  18. }

  19. }

  20.  

  21. class MyThread extends Thread {

  22. private String name;

  23. private FIFOMutex mutex;

  24. public static int count;

  25.  

  26. public MyThread(String name, FIFOMutex mutex) {

  27. this.name = name;

  28. this.mutex = mutex;

  29. }

  30.  

  31. @Override

  32. public void run() {

  33. for (int i = 0; i < 100; i++) {

  34. mutex.lock();

  35. count++;

  36. System.out.println("name:" + name + " count:" + count);

  37. mutex.unlock();

  38. }

  39. }

  40. }

上述FIFOMutex 类的实现中,当判断锁已被占用时,会调用 LockSupport.park(this)
方法,将当前调用线程阻塞;当使用完锁时,会调用 LockSupport.unpark(waiters.peek())
方法将等待队列中的队首线程唤醒。

通过LockSupport的这两个方法,可以很方便的阻塞和唤醒线程。但是LockSupport的使用过程中还需要注意以下几点:

  1. park
    方法的调用一般要方法一个循环判断体里面。

    如上述示例中的:


    while (waiters.peek() != current || !locked.compareAndSet(false, true)) {
    LockSupport.park(this);
    }