【JUC】十六、LockSupport类实现线程等待与唤醒

2023-11-30 06:36

本文主要是介绍【JUC】十六、LockSupport类实现线程等待与唤醒,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

文章目录

  • 1、LockSupport
  • 2、wait和notify存在的问题
  • 3、await和signal存在的问题
  • 4、park和unpark方法
  • 5、LockSupport用法示例
  • 6、Permit不会累积
  • 7、面试

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1、LockSupport

线程等待和唤醒的方式有:

  • 使用Object的wait方法让对象上活动的线程等待,使用notify方法来唤醒线程
  • 使用JUC报中Condition的await方法让线程等待,使用signal方法来唤醒线程
  • LockSupport类来阻塞当前线程以及唤醒指定被阻塞的线程

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LockSupport是一个线程阻塞工具类,所有方法都是静态的。可以让线程在任意位置阻塞,阻塞之后也有对应的唤醒方法,归根结底,LockSupport调用的Unsafe中的native代码。

  • LockSupport提供park和unpark方法实现阻塞线程和解除阻塞
  • LockSupport和每个使用它的线程都有一个许可permit关联
  • 每个线程都有一个相关的permit,permit最多只有一个,重复调用unpark也不会积累凭证
  • LockSupport就是通过Permit (许可)的概念来做到阻塞和唤阻线程的功能

2、wait和notify存在的问题

正常使用wait和notify如下:

public class LockSupport1 {public static void main(String[] args) {Object o = new Object();new Thread(() -> {synchronized (o){System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t come in...");try {o.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 被唤醒");}},"t1").start();//歇200mstry { TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }new Thread(() -> {synchronized (o){System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t come in ...");o.notify();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 发出唤醒通知");}},"t2").start();}
}

此时一切正常:

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问题1:去掉syncyronized

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问题2:先唤醒再等待

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可以发现,将notify先于wait执行,等待被唤醒的线程会陷入无限等待中,就像叫你起床的人,先走了,你睡着以后没人再叫你了。

问题点总结:

  • wait和notify方法必须要在同步块或者同步方法里面,且成对出现和使用
  • 必须先wait再notify,反之唤醒失败

3、await和signal存在的问题

常规用法:

public class LockSupport1 {public static void main(String[] args) {Lock lock = new ReentrantLock();Condition condition = lock.newCondition();new Thread(() -> {lock.lock();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t come in...");try {condition.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 被唤醒");},"t1").start();//歇200mstry { TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }new Thread(() -> {lock.lock();try {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t come in...");condition.signal();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 发出唤醒通知");} finally {lock.unlock();}},"t2").start();}}

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问题1:去掉锁

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可以看到去掉lock和unlock加解锁,await和signal都触发了IllegalMonitorStateException异常。

异常2:先唤醒再等待

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可以看到,前两种线程等待和唤醒的方式,都有使用限制:

  • 线程必须先持有锁(synchronized或者lock)
  • 必须先等待后唤醒,才能唤醒成功

4、park和unpark方法

基于前面两种方式的缺陷,LockSupport提供了新的实现思路来解决 ⇒凭证 。通过park()和unpark(thread)来实现阻塞和唤醒线程。

//阻塞当前线程
park()
//阻塞传入的具体线程
park(Thread thread)

当调用park方法时:

  • 如果线程有凭证,则直接消耗掉这个凭证然后正常往下执行
  • 如果线程没有凭证,就必须阻塞等待到凭证可用

看下源码,第二个参数就是用来指定多久放行的,默认0,即没许可证不放行,直到别的线程给当前线程发放permit:

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unpark(Thread thread)

当调用unpark方法时:

  • 给传入的线程发一个凭证
  • 自动唤醒之前阻塞的LockSupport.park()
  • 但凭证最多只有一个,多次调用不会累加

5、LockSupport用法示例

开两个线程t2给t1发通行证:

public class LockSupport2 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---com in: " + System.currentTimeMillis());LockSupport.park();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---被唤醒: " + System.currentTimeMillis());}, "t1");t1.start();try { TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }new Thread(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---com in");System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "给t1线程发了permit");LockSupport.unpark(t1);},"t2").start();}
}

等待唤醒成功,可以发现不用锁块了,也没有synchronized或者lock了。

在这里插入图片描述

再看先发许可证会不会被成功唤醒:

public class LockSupport2 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {//休息两秒,让t2先执行try { TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---com in: " + System.currentTimeMillis());LockSupport.park();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---被唤醒: " + System.currentTimeMillis());}, "t1");t1.start();//try { TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }new Thread(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---com in");System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "给t1线程发了permit");LockSupport.unpark(t1);},"t2").start();}
}

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先发permit,再LockSupport.park(),就像持证上岗,或者高速公路的ETC,提前缴费买了通行证后走高速,遇到关卡一路通畅,此时park形同虚设

6、Permit不会累积

验证一个线程醉倒一个Permit,许可证不会累积:

public class LockSupport3 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {//先让发许可证的线程执行try { TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---come in");LockSupport.park();LockSupport.park();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t ---被唤醒");}, "t1");t1.start();new Thread(() -> {LockSupport.unpark(t1);LockSupport.unpark(t1);LockSupport.unpark(t1);LockSupport.unpark(t1);}).start();}
}

可以看到多次unpark也不能过两个park:

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稍微再改一下,一个凭证用完后,自己再给自己发一个,就可以通过了。

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7、面试

Q1:为什么LockSupport可以突破wait/notify原有的调用顺序限制?

A1:因为unpark后线程t获得了一个凭证,之后线程t再调用park,就凭证消费,畅通无阻

Q2:为什么唤醒两次后再阻塞两次,最终结果还是阻塞?

A2:因为凭证的数量最多为1,连续调用两次unpark并不会有两个凭证,而调用两次park却要消耗两个凭证,凭证不够,不能放行。

这篇关于【JUC】十六、LockSupport类实现线程等待与唤醒的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/435979

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