JUC在深入面试题——三种方式实现线程等待和唤醒（wait/notify，await/signal，LockSupport的park/unpark）
文章目录
一、前言
二、wait/notify的使用
1. 代码演示
2. 执行结果
3. 测试不在代码块执行（`把上面代码注释1给删除`）
4. 修改代码
5. 总结
三、await/signal的使用
1. 代码演示
2. 执行结果
3. 测试不在代码块执行（`把上面代码注释1给删除`）
4. 修改代码
5. 总结
四、LockSupport的park/unpark的使用
1. LockSupport介绍
2. park源码查看
3. unpark源码查看
4. 代码演示
5. 结果展示
6. 修改代码
7. 与前两者比的优点
8.总结
9.白话文理解
五、面试题
六、总结
一、前言
在多线程的场景下，我们会经常使用加锁，来保证线程安全。如果锁用的不好，就会陷入死锁，我们以前可以使用Object的wait/notify来解决死锁问题。也可以使用Condition的await/signal来解决，当然最优还是LockSupport的park/unpark。他们都是解决线程等待和唤醒的。下面来说说具体的优缺点和例子证明一下。
二、wait/notify的使用
1. 代码演示
public class JUC { static Object lock = new Object(); public static void main(String[] args) { new Thread(()->{ synchronized (lock) {// 1 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进来"); try { // 释放锁，陷入阻塞，直到有人唤醒 lock.wait(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }// 1 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "我被唤醒了"); }, "A").start(); new Thread(()->{ synchronized (lock) {// 2 lock.notify(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "随机唤醒一个线程"); }// 2 }, "B").start(); } }
2. 执行结果
3. 测试不在代码块执行（把上面代码注释1给删除）
4. 修改代码
try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
5. 总结
wait和notify方法必须要在同步块或者方法里面且成对出现使用，否则会抛出java.lang.IllegalMonitorStateException。
调用顺序要先wait后notify才可以正常阻塞和唤醒。
三、await/signal的使用
1. 代码演示
public class JUC { static ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock(); static Condition condition = reentrantLock.newCondition(); public static void main(String[] args) { new Thread(()->{ reentrantLock.lock();// 1 try { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"进来"); condition.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { reentrantLock.unlock();// 1 } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"我被唤醒了"); },"A").start(); new Thread(()->{ reentrantLock.lock();// 1 try { condition.signal(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"随机唤醒一个线程"); }finally { reentrantLock.unlock();// 1 } },"B").start(); } }
2. 执行结果
3. 测试不在代码块执行（把上面代码注释1给删除）
4. 修改代码
try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
5. 总结
await和signal方法必须要在同步块或者方法里面且成对出现使用，否则会抛出java.lang.IllegalMonitorStateException。
调用顺序要先await后signal才可以正常阻塞和唤醒。——和wait/notify一致。
四、LockSupport的park/unpark的使用
1. LockSupport介绍
LockSupport是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。
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，每个线程都有一个许可（permit），permit只有两个值1和0，默认是0。
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。
2. park源码查看
public static void park(Object blocker) { Thread t = Thread.currentThread(); setBlocker(t, blocker); UNSAFE.park(false, 0L); setBlocker(t, null); } public static void park() { UNSAFE.park(false, 0L); }
作用：park()/park(Object blocker) - 阻塞当前线程阻塞传入的具体线程
我们会发现底层是调用sun.misc.Unsafe：这个类的提供了一些绕开JVM的更底层功能，基于它的实现可以提高效率。
permit默认是0，所以一开始调用park()方法，当前线程就会阻塞，直到别的线程将当前线程的permit设置为1时，park方法会被唤醒，然后会将permit再次设置为0并返回。
3. unpark源码查看
public static void unpark(Thread thread) { if (thread != null) UNSAFE.unpark(thread); }
作用：unpark(Thread thread) - 唤醒处于阻塞状态的指定线程
我们会发现底层都是调用sun.misc.Unsafe。
调用unpark(thread)方法后，就会将thread线程的许可permit设置成1（注意多次调用unpark方法，不会累加，pemit值还是1）会自动唤醒thead线程，即之前阻塞中的LockSupport.park()方法会立即返回。
4. 代码演示
public class JUC { public static void main(String[] args) { Thread a = new Thread(()->{ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进来"); LockSupport.park(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 被换醒了"); }, "A"); a.start(); Thread b = new Thread(()->{ try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } LockSupport.unpark(a); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"唤醒传入的线程"); }, "B"); b.start(); } }
5. 结果展示
6. 修改代码
try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进来" + System.currentTimeMillis()); LockSupport.park(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 被换醒了" + System.currentTimeMillis());
7. 与前两者比的优点
park/unpark不需要在同步块或者方法内才能执行，解决了上面两种不在同步块或者方法就报错的情况。
park/unpark不需要先执行park，在执行unpark，无需在意顺序。解决了上面两种必须有前后顺序的情况。
8.总结
LockSupport是用来创建锁和共他同步类的基本线程阻塞原语。
LockSuport是一个线程阻塞工具类，所有的方法都是静态方法，可以让线程在任意位置阻塞，阻寨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(C++)。
public native void park(boolean var1, long var2);
LockSupport提供park()和unpark()方法实现阻塞线程和解除线程阻塞的过程。
LockSupport和每个使用它的线程都有一个许可(permit)关联。permit相当于1，0的开关，默认是0，调用一次unpark就加1变成1，调用一次park会消费permit，也就是将1变成0，同时park立即返回。
如再次调用park会变成阻塞(因为permit为零了会阻塞在这里，一直到permit变为1)，这时调用unpark会把permit置为1。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。
阻塞原因：根据上面代码，我们会先执行线程B，调用unpark方法，虽然进行两次unpark。但是只有一个有效，此时permit为1。此时A线程开始，来到第一个park，permit消耗后为0，为0是阻塞，等待unpark，此时没有unpark了，所以一直陷入阻塞。
9.白话文理解
线程阻塞需要消耗凭证(permit)，这个凭证最多只有1个。
当调用park方法时
如果有凭证，则会直接消耗掉这个凭证然后正常退出。
如果无凭证，就必须阻塞等待凭证可用。
而unpark则相反，它会增加一个凭证，但凭证最多只能有1个，累加无放。
五、面试题
为什么可以先唤醒线程后阻塞线程？
因为unpark获得了一个凭证，之后再调用park方法，此时permit为1，就可以名正言顺的凭证消费，permit为0，故不会阻塞。
为什么唤醒两次后阻塞两次，但最终结果还会阻塞线程？
因为凭证的数量最多为1（不能累加），连续调用两次 unpark和调用一次 unpark效果一样，只会增加一个凭证；而调用两次park却需要消费两个凭证，证不够，不能放行。
六、总结
看到这里的小伙伴，点个赞不过分吧，小编也是整理了一下午，参考阳哥课件。
