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LockSupport详解以及使用

news 2025/9/8 11:29:50

LockSupport 是 Java 并发编程中一个非常基础但极其重要的工具类，它是 java.util.concurrent（JUC）包的底层核心之一，被广泛用于线程阻塞与唤醒。

🔍 一、LockSupport 是什么？

LockSupport 是 JDK 提供的线程阻塞和唤醒工具类，位于 java.util.concurrent.locks 包中。

它不像 synchronized 或 ReentrantLock 那样直接用于同步控制，而是提供了一种更底层、更灵活的线程挂起（park）和唤醒（unpark）机制。

✅ 核心方法：

  • LockSupport.park()：阻塞当前线程
  • LockSupport.unpark(Thread thread)：唤醒指定线程

🧱 二、为什么需要 LockSupport？对比传统方式

特性wait()/notify()LockSupport.park()/unpark()
所属机制synchronizedJUC 并发包底层
是否需要锁✅ 必须在 synchronized 块中❌ 不需要
唤醒是否必须在阻塞后❌ 唤醒前调用 notify() 会丢失✅ 可以先 unpark()，再 park()
唤醒指定线程❌ 只能随机唤醒一个或全部✅ 可指定具体线程
精确控制❌ 不够灵活✅ 更加灵活、可靠
底层支持Object 监视器Unsafe 类 + 线程许可（permit）机制

🧩 三、核心原理：许可（Permit）机制

LockSupport 的核心是 “许可”（Permit） 概念：

  • 每个线程都有一个与之关联的许可（boolean 类型，0 或 1）
  • 调用 unpark(thread)：给该线程发放一个许可（最多只有一个，重复调用无效）
  • 调用 park()：尝试消耗这个许可
    • 如果有许可 → 立即返回（不阻塞）
    • 如果无许可 → 阻塞，直到其他线程调用 unpark() 给它一个许可

✅ 关键特性：unpark() 可以在 park() 之前调用，不会丢失！

🧪 四、基本使用示例

✅ 示例 1：最简单的 park/unpark

public class LockSupportDemo {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread worker = new Thread(() -> {System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 开始工作");// 阻塞自己System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 即将 park");LockSupport.park(); // 阻塞System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 被唤醒，继续执行");}, "Worker");worker.start();Thread.sleep(2000); // 主线程等待 2 秒// 唤醒 worker 线程System.out.println("主线程即将 unpark Worker");LockSupport.unpark(worker);worker.join(); // 等待 worker 结束}
}

输出：
在这里插入图片描述

✅ 示例 2：unpark() 在 park() 之前调用（不会丢失）

Thread worker = new Thread(() -> {System.out.println("Worker 线程开始");// 先 unpark 再 park，不会阻塞！LockSupport.unpark(Thread.currentThread());System.out.println("Worker 线程即将 park");LockSupport.park(); // 因为已有许可，立即返回，不阻塞System.out.println("Worker 线程继续执行");
});worker.start();
worker.join();

✅ 输出中不会卡住，说明 unpark() 提前调用有效。

在这里插入图片描述

✅ 示例 3：多次 unpark() 只保留一个许可

Thread worker = new Thread(() -> {LockSupport.unpark(Thread.currentThread()); // 第一次LockSupport.unpark(Thread.currentThread()); // 第二次（无效）System.out.println("许可已发放");LockSupport.park(); // 消耗许可，继续System.out.println("第一次 park 返回");LockSupport.park(); // 再次 park，这次会阻塞（因为无许可）System.out.println("第二次 park 返回（不会执行）");
});worker.start();
Thread.sleep(3000);
// 主动唤醒，否则线程会一直阻塞
LockSupport.unpark(worker);

✅ 说明：许可不会累积，最多只有一个。

在这里插入图片描述

🛠 五、高级用法与参数

1. park(Object blocker)：带阻塞原因的 park

LockSupport.park("等待数据库连接"); // blocker 对象，用于诊断
  • blocker 参数通常是一个对象，表示线程为什么被阻塞
  • 在线程 dump（如 jstack）中可以看到阻塞原因，极大提升调试能力
Thread worker = new Thread(() -> {System.out.println("线程开始");LockSupport.park("等待任务队列有任务"); // 便于排查死锁System.out.println("被唤醒");
});

✅ 推荐始终使用 park(blocker) 而不是无参版本。

2. parkNanos(long nanos)：限时阻塞

LockSupport.parkNanos(1_000_000_000); // 阻塞最多 1 秒
  • 阻塞指定纳秒数，超时自动唤醒
  • 类似 Thread.sleep()，但可被 unpark() 提前唤醒

3. parkUntil(long deadline)：阻塞到某个时间点

long deadline = System.currentTimeMillis() + 5000; // 5 秒后
LockSupport.parkUntil(deadline);

🏗 六、LockSupport 在 JUC 中的应用（源码级解析）

LockSupport 是 AQS（AbstractQueuedSynchronizer） 的底层支撑，几乎所有 JUC 同步器都基于它：

同步器使用方式
ReentrantLockacquire() 中调用 LockSupport.park() 阻塞线程
Semaphore获取信号量失败时 park
CountDownLatchawait() 时 park，countDown() 时 unpark
ThreadPoolExecutor工作线程空闲时 park

🔍 源码片段（简化版 AQS 获取锁逻辑）

final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {boolean interrupted = false;try {for (;;) {final Node p = node.predecessor();if (p == head && tryAcquire(arg)) {setHead(node);return interrupted;}// 阻塞当前线程LockSupport.park(this); // 核心在这里！if (Thread.interrupted()) interrupted = true;}} catch (Throwable t) {cancelAcquire(node);throw t;}
}

✅ 当线程获取锁失败时，AQS 会将其加入等待队列，并调用 LockSupport.park() 阻塞。

⚠️ 七、常见问题与注意事项

❌ 问题 1：park() 不会响应中断？

  • LockSupport.park() 不会抛出 InterruptedException
  • 但它会设置线程的中断状态（Thread.interrupted() 返回 true）
Thread worker = new Thread(() -> {System.out.println("即将 park");LockSupport.park();System.out.println("被唤醒，中断状态: " + Thread.currentThread().isInterrupted());
});worker.start();
worker.interrupt(); // 中断

✅ 输出：被唤醒，中断状态: true

✅ 所以：park() 不会像 wait() 那样抛异常，但你可以手动检查中断状态。

✅ 正确处理中断的写法：

while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {if (someCondition) break;LockSupport.park();
}

❌ 问题 2：unpark() 传 null 会怎样？

LockSupport.unpark(null); // ❌ 会抛出 NullPointerException！

✅ 必须确保线程不为 null。

✅ 八、最佳实践总结

场景推荐做法
阻塞线程LockSupport.park(blocker)（带 blocker）
唤醒线程LockSupport.unpark(targetThread)
限时阻塞parkNanos() 或 parkUntil()
调试诊断使用 blocker 参数，便于 jstack 分析
中断处理手动检查 isInterrupted()，不要依赖异常
避免死锁确保 unpark() 一定会被调用

📊 九、与其他阻塞方式对比

方式是否需要锁可指定线程可提前 unpark中断行为
wait()✅❌❌抛 InterruptedException
sleep()❌❌❌抛 InterruptedException
park()❌✅✅设置中断状态，不抛异常

🎯 十、总结

特性说明
定位JUC 并发包的底层线程阻塞工具
核心方法park(), unpark()
核心机制基于“许可（permit）”的阻塞唤醒
最大优势unpark() 可在 park() 前调用，不会丢失
调试支持支持 blocker 参数，jstack 可见阻塞原因
应用场景AQS、线程池、自定义同步器、协程模拟等

🚀 一句话口诀

“park 阻塞我，unpark 解放我；
许可在手，顺序不管；
带上 blocker，调试不抓瞎。”

实例：实现一个基于 LockSupport 的简化版 Semaphore

public class SimpleSemaphore {private final int permits;private volatile int available;private final Object lock = new Object();private final Thread[] waiters;private int front = 0;private int rear = 0;private final int queueCapacity;public SimpleSemaphore(int permits) {if (permits < 0) throw new IllegalArgumentException("permits < 0");this.permits = permits;this.available = permits;this.queueCapacity = 100;this.waiters = new Thread[queueCapacity];}public void acquire() throws InterruptedException {synchronized (lock) {if (available > 0) {available--;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 获取许可，剩余: " + available);return;}if (rear - front >= queueCapacity) {throw new RuntimeException("等待队列已满");}waiters[rear++] = Thread.currentThread();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入等待队列，队列长度: " + (rear - front));}LockSupport.park(this);if (Thread.interrupted()) {throw new InterruptedException();}}public void release() {synchronized (lock) {available++;if (front < rear) {Thread thread = waiters[front++];System.out.println("唤醒线程: " + thread.getName());LockSupport.unpark(thread);} else {System.out.println("释放许可，当前可用: " + available);}}}// 获取可用许可数public int getAvailablePermits() {synchronized (lock) {return available;}}
public class TestSimpleSemaphore {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {SimpleSemaphore semaphore = new SimpleSemaphore(2); // 2 个许可for (int i = 1; i <= 5; i++) {new Thread(() -> {try {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 尝试获取许可...");semaphore.acquire();// 模拟工作System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在工作...");Thread.sleep(2000);semaphore.release();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 释放许可");} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}}, "Worker-" + i).start();}// 主线程等待Thread.sleep(15000);}
}

测试结果
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