1、带着BAT大厂的面试问题去理解
请带着这些问题继续后文，会很大程度上帮助你更好的理解相关知识点。
- 为什么LockSupport也是核心基础类? AQS框架借助于两个类：Unsafe (提供CAS操作)和 LockSupport(提供 park/unpark 操作)
- 写出分别通过wait/notify和LockSupport的park/unpark实现同步?
- LockSupport.park()会释放锁资源吗? 那么Condition.await()呢?
- Thread.sleep()、Object.wait()、Condition.await()、LockSupport.park() 的区别? 重点
- 如果在wait()之前执行了notify()会怎样?
- 如果在park()之前执行了unpark()会怎样?
2、LockSupport简介
LockSupport用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。简而言之，当调用LockSupport.park时，表示当前线程将会等待，直至获得许可，当调用 LockSupport.unpark 时，必须把等待获得许可的线程作为参数进行传递，好让此线程继续运行。
3、LockSupport源码分析
3.1、类的属性
public class LockSupport { // Hotspot implementation via intrinsics API private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE; // 表示内存偏移地址 private static final long parkBlockerOffset; // 表示内存偏移地址 private static final long SEED; // 表示内存偏移地址 private static final long PROBE; // 表示内存偏移地址 private static final long SECONDARY; static { try { // 获取Unsafe实例 UNSAFE = sun.misc.Unsafe.getUnsafe(); // 线程类类型 Class<?> tk = Thread.class; // 获取Thread的 parkBlocker 字段的内存偏移地址 parkBlockerOffset = UNSAFE.objectFieldOffset(tk.getDeclaredField("parkBlocker")); // 获取Thread的 threadLocalRandomSeed 字段的内存偏移地址 SEED = UNSAFE.objectFieldOffset(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomSeed")); // 获取Thread的 threadLocalRandomProbe 字段的内存偏移地址 PROBE = UNSAFE.objectFieldOffset(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomProbe")); // 获取Thread的 threadLocalRandomSecondarySeed 字段的内存偏移地址 SECONDARY = UNSAFE.objectFieldOffset(tk.getDeclaredField("threadLocalRandomSecondarySeed")); } catch (Exception ex) { throw new Error(ex); } } }
说明：UNSAFE字段表示 sun.misc.Unsafe 类，查看其源码，Java魔法类：Unsafe应用解析，一般程序中不允许直接调用，而long型的表示实例对象相应字段在内存中的偏移地址，可以通过该偏移地址获取或者设置该字段的值。
3.2、类的构造函数
// 私有构造函数，无法被实例化 private LockSupport() {}
说明: LockSupport只有一个私有构造函数，无法被实例化。
3.3、核心函数分析
在分析LockSupport函数之前，先引入sun.misc.Unsafe类中的park和unpark函数，因为LockSupport的核心函数都是基于Unsafe类中定义的park和unpark函数，下面给出两个函数的定义：
public native void park(boolean isAbsolute, long time); public native void unpark(Thread thread);
说明: 对两个函数的说明如下:
- park函数，阻塞线程，并且该线程在下列情况发生之前都会被阻塞：
- ① 调用unpark函数，释放该线程的许可；
- ② 该线程被中断；
- ③ 设置的时间到了。并且，当time为绝对时间时，isAbsolute为true，否则，isAbsolute为false。当time为0时，表示无限等待，直到unpark发生。
- unpark函数，释放线程的许可，即激活调用park后阻塞的线程。这个函数不是安全的，调用这个函数时要确保线程依旧存活。
1、park函数
park函数有两个重载版本，方法摘要如下
public static void park()； public static void park(Object blocker)；
说明：两个函数的区别在于park()函数没有没有blocker，即没有设置线程的parkBlocker字段。park(Object)型函数如下。
public static void park(Object blocker) { // 获取当前线程 Thread t = Thread.currentThread(); // 设置Blocker setBlocker(t, blocker); // 获取许可 UNSAFE.park(false, 0L); // 重新可运行后再此设置Blocker setBlocker(t, null); }
说明: 调用park函数时，首先获取当前线程，然后设置当前线程的parkBlocker字段，即调用setBlocker函数，之后调用Unsafe类的park函数，之后再调用setBlocker函数。那么问题来了，为什么要在此park函数中要调用两次setBlocker函数呢?
原因其实很简单，调用park函数时，当前线程首先设置好parkBlocker字段，然后再调用Unsafe的park函数，此后，当前线程就已经阻塞了，等待该线程的unpark函数被调用，所以后面的一个setBlocker函数无法运行，unpark函数被调用，该线程获得许可后，就可以继续运行了，也就运行第二个setBlocker，把该线程的parkBlocker字段设置为null，这样就完成了整个park函数的逻辑。如果没有第二个setBlocker，那么之后没有调用park(Object blocker)，而直接调用getBlocker函数，得到的还是前一个park(Object blocker)设置的blocker，显然是不符合逻辑的。总之，必须要保证在park(Object blocker)整个函数执行完后，该线程的parkBlocker字段又恢复为null。所以，park(Object)型函数里必须要调用setBlocker函数两次。setBlocker方法如下：
private static void setBlocker(Thread t, Object arg) { // 设置线程t的parkBlocker字段的值为arg UNSAFE.putObject(t, parkBlockerOffset, arg); }
说明: 此方法用于设置线程t的parkBlocker字段的值为arg。
另外一个无参重载版本，park()函数如下。
public static void park() { // 获取许可，设置时间为无限长，直到可以获取许可 UNSAFE.park(false, 0L); }
说明: 调用了park函数后，会禁用当前线程，除非许可可用。在以下三种情况之一发生之前，当前线程都将处于休眠状态，即下列情况发生时，当前线程会获取许可，可以继续运行。
- 其他某个线程将当前线程作为目标调用 unpark；
- 其他某个线程中断当前线程；
- 该调用不合逻辑地(即毫无理由地)返回。
2、parkNanos函数
此函数表示在许可可用前禁用当前线程，并最多等待指定的等待时间。具体函数如下。
public static void parkNanos(Object blocker, long nanos) { if (nanos > 0) { // 时间大于0 // 获取当前线程 Thread t = Thread.currentThread(); // 设置Blocker setBlocker(t, blocker); // 获取许可，并设置了时间 UNSAFE.park(false, nanos); // 设置许可 setBlocker(t, null); } }
说明: 该函数也是调用了两次setBlocker函数，nanos参数表示相对时间，表示等待多长时间。
3、parkUntil函数
此函数表示在指定的时限前禁用当前线程，除非许可可用, 具体函数如下:
public static void parkUntil(Object blocker, long deadline) { // 获取当前线程 Thread t = Thread.currentThread(); // 设置Blocker setBlocker(t, blocker); UNSAFE.park(true, deadline); // 设置Blocker为null setBlocker(t, null); }
说明: 该函数也调用了两次setBlocker函数，deadline参数表示绝对时间，表示指定的时间。
4、unpark函数
此函数表示如果给定线程的许可尚不可用，则使其可用。如果线程在 park 上受阻塞，则它将解除其阻塞状态。否则，保证下一次调用 park 不会受阻塞。如果给定线程尚未启动，则无法保证此操作有任何效果。具体函数如下:
public static void unpark(Thread thread) { if (thread != null) // 线程为不空 UNSAFE.unpark(thread); // 释放该线程许可 }
说明: 释放许可，指定线程可以继续运行。
4、LockSupport示例说明
4.1、使用wait/notify实现线程同步
class MyThread extends Thread { public void run() { synchronized (this) { System.out.println("before notify"); notify(); System.out.println("after notify"); } } } public class WaitAndNotifyDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { MyThread myThread = new MyThread(); synchronized (myThread) { try { myThread.start(); // 主线程睡眠3s Thread.sleep(3000); System.out.println("before wait"); // 阻塞主线程 myThread.wait(); System.out.println("after wait"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }
运行结果
before wait before notify after notify after wait
说明: 具体的流程图如下
使用wait/notify实现同步时，必须先调用wait，后调用notify，如果先调用notify，再调用wait，将起不了作用。具体代码如下
class MyThread extends Thread { public void run() { synchronized (this) { System.out.println("before notify"); notify(); System.out.println("after notify"); } } } public class WaitAndNotifyDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { MyThread myThread = new MyThread(); myThread.start(); // 主线程睡眠3s Thread.sleep(3000); synchronized (myThread) { try { System.out.println("before wait"); // 阻塞主线程 myThread.wait(); System.out.println("after wait"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }
运行结果:
before notify after notify before wait
说明: 由于先调用了notify，再调用的wait，此时主线程还是会一直阻塞。
4.2、使用park/unpark实现线程同步
import java.util.concurrent.locks.LockSupport; class MyThread extends Thread { private Object object; public MyThread(Object object) { this.object = object; } public void run() { System.out.println("before unpark"); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 获取blocker System.out.println("Blocker info " + LockSupport.getBlocker((Thread) object)); // 释放许可 LockSupport.unpark((Thread) object); // 休眠500ms，保证先执行park中的setBlocker(t, null); try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 再次获取blocker System.out.println("Blocker info " + LockSupport.getBlocker((Thread) object)); System.out.println("after unpark"); } } public class test { public static void main(String[] args) { MyThread myThread = new MyThread(Thread.currentThread()); myThread.start(); System.out.println("before park"); // 获取许可 LockSupport.park("ParkAndUnparkDemo"); System.out.println("after park"); } }
运行结果:
before park before unpark Blocker info ParkAndUnparkDemo after park Blocker info null after unpark
说明: 本程序先执行park，然后在执行unpark，进行同步，并且在unpark的前后都调用了getBlocker，可以看到两次的结果不一样，并且第二次调用的结果为null，这是因为在调用unpark之后，执行了Lock.park(Object blocker)函数中的setBlocker(t, null)函数，所以第二次调用getBlocker时为null。
上例是先调用park，然后调用unpark，现在修改程序，先调用unpark，然后调用park，看能不能正确同步。具体代码如下
import java.util.concurrent.locks.LockSupport; class MyThread extends Thread { private Object object; public MyThread(Object object) { this.object = object; } public void run() { System.out.println("before unpark"); // 释放许可 LockSupport.unpark((Thread) object); System.out.println("after unpark"); } } public class ParkAndUnparkDemo { public static void main(String[] args) { MyThread myThread = new MyThread(Thread.currentThread()); myThread.start(); try { // 主线程睡眠3s Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("before park"); // 获取许可 LockSupport.park("ParkAndUnparkDemo"); System.out.println("after park"); } }
运行结果:
before unpark after unpark before park after park
说明: 可以看到，在先调用unpark，再调用park时，仍能够正确实现同步，不会造成由wait/notify调用顺序不当所引起的阻塞。因此park/unpark相比wait/notify更加的灵活。
4.3、中断响应
看下面示例
import java.util.concurrent.locks.LockSupport; class MyThread extends Thread { private Object object; public MyThread(Object object) { this.object = object; } public void run() { System.out.println("before interrupt"); try { // 休眠3s Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } Thread thread = (Thread) object; // 中断线程 ** thread.interrupt(); System.out.println("after interrupt"); } } public class InterruptDemo { public static void main(String[] args) { MyThread myThread = new MyThread(Thread.currentThread()); myThread.start(); System.out.println("before park"); // 获取许可 LockSupport.park("ParkAndUnparkDemo"); System.out.println("after park"); } }
运行结果:
before park before interrupt after interrupt after park
说明: 可以看到，在主线程调用park阻塞后，在myThread线程中发出了中断信号，此时主线程会继续运行，也就是说明此时interrupt起到的作用与unpark一样。
5、更深入的理解
5.1、Thread.sleep() 和Object.wait() 的区别
首先，我们先来看看Thread.sleep()和Object.wait() 的区别，这是一个烂大街的题目了，大家应该都能说上来两点。
- Thread.sleep()不会释放占有的锁，Object.wait()会释放占有的锁；
- Thread.sleep()必须传入时间，Object.wait()可传可不传，不传表示一直阻塞下去；
- Thread.sleep()到时间了会自动唤醒，然后继续执行；
- Object.wait()不带时间的，需要另一个线程使用Object.notify()唤醒；
- Object.wait()带时间的，假如没有被notify，到时间了会自动唤醒，这时又分好两种情况，一是立即获取到了锁，线程自然会继续执行；二是没有立即获取锁，线程进入同步队列等待获取锁；
其实，他们俩最大的区别就是Thread.sleep()不会释放锁资源，Object.wait()会释放锁资源。
5.2、Object.wait()和Condition.await()的区别
Object.wait() 和Condition.await() 的原理是基本一致的，不同的是Condition.await()底层是调用LockSupport.park()来实现阻塞当前线程的。
实际上，它在阻塞当前线程之前还干了两件事，一是把当前线程添加到条件队列中，二是“完全”释放锁，也就是让state状态变量变为0，然后才是调用LockSupport.park()阻塞当前线程。
5.3、Thread.sleep()和LockSupport.park()的区别
LockSupport.park()还有几个兄弟方法——parkNanos()、parkUtil()等，我们这里说的park()方法统称这一类方法。
- 从功能上来说，Thread.sleep()和LockSupport.park()方法类似，都是阻塞当前线程的执行，且都不会释放当前线程占有的锁资源；
- Thread.sleep()没法从外部唤醒，只能自己醒过来；
- LockSupport.park()方法可以被另一个线程调用LockSupport.unpark()方法唤醒；
- Thread.sleep()方法声明上抛出了InterruptedException中断异常，所以调用者需要捕获这个异常或者再抛出；
- LockSupport.park()方法不需要捕获中断异常；
- Thread.sleep() 本身就是一个native方法；
- LockSupport.park() 底层是调用的Unsafe的native方法；
5.4、Object.wait()和LockSupport.park()的区别
二者都会阻塞当前线程的运行，他们有什么区别呢? 经过上面的分析相信你一定很清楚了，真的吗? 往下看！
- Object.wait() 方法需要在synchronized块中执行；
- LockSupport.park() 可以在任意地方执行；
- Object.wait() 方法声明抛出了中断异常，调用者需要捕获或者再抛出；
- LockSupport.park() 不需要捕获中断异常；
- Object.wait() 不带超时的，需要另一个线程执行notify()来唤醒，但不一定继续执行后续内容；
- LockSupport.park() 不带超时的，需要另一个线程执行unpark()来唤醒，一定会继续执行后续内容；
park()/unpark() 底层的原理是“二元信号量”，你可以把它想象成只有一个许可证的Semaphore，只不过这个信号量在重复执行unpark()的时候也不会再增加许可证，最多只有一个许可证。
1、如果在wait()之前执行了notify()会怎样?
如果当前的线程不是此对象锁的所有者，却调用该对象的notify()或wait()方法时抛出IllegalMonitorStateException异常；
如果当前线程是此对象锁的所有者，wait()将一直阻塞，因为后续将没有其它notify()唤醒它。
2、如果在park()之前执行了unpark()会怎样?
线程不会被阻塞，直接跳过park()，继续执行后续内容
5.5、LockSupport.park()会释放锁资源吗?
不会，它只负责阻塞当前线程，释放锁资源实际上是在Condition的await()方法中实现的。
