Unsafe.park和Unsafe.unpark的底层实现原理
在Linux系统下,是用的Posix线程库pthread中的mutex(互斥量),condition(条件变量)来实现的。
mutex和condition保护了一个_counter的变量,当park时,这个变量被设置为0,当unpark时,这个变量被设置为1。
concurrent包是基于AQS (AbstractQueuedSynchronizer)框架的,AQS框架借助于两个类:
Unsafe(提供CAS操作)
LockSupport(提供park/unpark操作)
因此,LockSupport非常重要。
park函数是将当前调用Thread阻塞,而unpark函数则是将指定线程Thread唤醒。
与Object类的wait/notify机制相比,park/unpark有两个优点:
- 以thread为操作对象更符合阻塞线程的直观定义
- 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),增加了灵活性。
关于“许可”
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其实park/unpark的设计原理核心是“许可”:park是等待一个许可,unpark是为某线程提供一个许可。
如果某线程A调用park,那么除非另外一个线程调用unpark(A)给A一个许可,否则线程A将阻塞在park操作上。 -
有一点比较难理解的,是unpark操作可以再park操作之前。
也就是说,先提供许可。当某线程调用park时,已经有许可了,它就消费这个许可,然后可以继续运行。这其实是必须的。考虑最简单的生产者(Producer)消费者(Consumer)模型:Consumer需要消费一个资源,于是调用park操作等待;Producer则生产资源,然后调用unpark给予Consumer使用的许可。非常有可能的一种情况是,Producer先生产,这时候Consumer可能还没有构造好(比如线程还没启动,或者还没切换到该线程)。那么等Consumer准备好要消费时,显然这时候资源已经生产好了,可以直接用,那么park操作当然可以直接运行下去。如果没有这个语义,那将非常难以操作。
所以只要我们的 park/unpark 成对出现,无论执行顺序如何,都不会因此造成死锁 -
但是这个“许可”是不能叠加的,“许可”是一次性的。
比如线程B连续调用了三次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再次调用park,则进入等待状态。 -
park不需要获取某个对象的锁
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因为中断的时候
park
不会抛出InterruptedException
异常,所以需要在park
之后自行判断中断状态,然后做额外的处理。就像 sleep ,notify 唤醒后,jvm 会帮助我们检查一次是否有 interrupt 信号,其原理之前做过解析 https://www.cnblogs.com/niuyourou/p/12392942.html ,将检查 interrupt 信号的逻辑放在阻塞线程的逻辑之后,一旦被唤醒,首先执行检查 interrupt 信号的逻辑,检查完后退出 sleep/wait 方法,程序继续向下执行。而 park / unpark 并没有提供类似的机制,如果需要我们应自己在 park 方法后加入检查 interrupt 信号的逻辑。
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