Unsafe类park和unpark方法源码深入分析（mutex+cond)_unsafe.unpark

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说明：本篇博客整理自文末的多篇参考博客（每篇博客各有侧重）。本文结合源码对Unsafe的park和unpark方法进行了完整全面的梳理，并对部分参考博客中存在的错误描述进行说明。

LockSupport类的park/unpark方法可以更简单灵活地实现synchronized关键字 + Object类的wait/nofity方法所达到的让线程按照指定顺序执行的效果（详见参考博客1），而LockSupport底层就是通过调用Unsafe类的park和unpark方法来实现的。

由参考博客2可知（建议先读完参考博客2），每个Thread都包含一个Parker成员变量，Unsafe的park/unpark方法最终就是调用Parker类的park/unpark方法。在Parker的park方法中，会调用pthread_mutex_trylock方法，该方法实际上是pthread_mutex_lock方法的非阻塞版本。也就是说，不同于pthread_mutex_lock方法在获取不到互斥锁时会阻塞住，调用pthread_mutex_trylock方法不会阻塞当前线程，而是立即返回一个值来描述互斥锁是否获取成功（参考博客3中说LockSupport和synchronized一样，都是通过调用pthread_mutex_lock方法来阻塞当前线程，这个说法是不对的，实际上synchronized确实是通过调用pthread_mutex_lock方法来阻塞当前线程，而LockSupport是通过调用atomic_load_acquire方法阻塞等待唤醒信号，后面会详细介绍）。

既然LockSupport没有调用pthread_mutex_lock方法，那么LockSupport的park方法到底是阻塞在什么方法上呢？由参考博客2可知，答案是pthread_cond_wait方法。遗憾的是参考博客2并未给出pthread_cond_wait方法的具体实现。这里先给出一张park和unpark底层的实现时序图：

由图可知，pthread_cond_wait方法会先操作条件变量，然后释放锁，接着阻塞当前线程，等待condition的唤醒信号。这里之所以要释放锁，是为了让当前的阻塞线程和唤醒线程互斥地访问并操作条件变量（该图中调用pthread_cond_signal的线程在调用该方法之前会先修改条件变量，图中未画出），否则就可能会出现唤醒消息丢失（详见参考博客6）。

当唤醒线程修改了条件变量、执行完pthread_cond_signal方法，并释放锁之后，当前被阻塞的线程从阻塞状态恢复到执行状态，此时会重新竞争互斥锁，竞争到互斥锁之后会再次修改条件变量（修改_counter等变量，就是为了标记锁的占用情况，详见参考博客2中的源码注释）。

为了进一步弄清楚pthread_cond_wait方法的是如何阻塞的，我阅读了pthread_cond_wait的源码（参考博客5），核心流程梳理如下（因为__pthread_cond_wait调用了__pthread_cond_wait_common，所以重点看后者，以下只截取核心思路）：

//1、条件变量入等待队列
uint64_t wseq = __condvar_fetch_add_wseq_acquire (cond, 2);
//2、释放互斥锁
err = __pthread_mutex_unlock_usercnt (mutex, 0);
//3、阻塞并等待唤醒信号（实际可能得到关闭信号）
 unsigned int signals = atomic_load_acquire (cond->__data.__g_signals + g);
//4、先循环等待maxspin次，获取signal
 unsigned int spin = maxspin;
  while (signals == 0 && spin > 0)
    /* Check that we are not spinning on a group that's already
                 closed.  */
    if (seq < (__condvar_load_g1_start_relaxed (cond) >> 1))
       goto done;
    /* TODO Back off.  */
    /* Reload signals.  See above for MO.  */
    signals = atomic_load_acquire (cond->__data.__g_signals + g);
    spin--;
//5、阻塞获取互斥锁
 err = futex_wait_cancelable (
                  cond->__data.__g_signals + g, 0, private);
//6、获取互斥锁后执行条件变量修改操作
......

由此可见，上面的核心源码和上面的示意图是相匹配的。

最后，详细阅读参考博客6中的源码，结合参考博客7可知， 阻塞机制底层是Linux内核基于等待队列wait_queue和等待事件wait_event来实现的 。

参考博客：

1、自己动手写把”锁”---LockSupport深入浅出 - 清泉^_^ - 博客园自己动手写把锁--LockSupport深入浅出

2、 jdk1.8 Unsafe类 park和unpark方法解析_lcjmsr的博客-CSDN博客_unsafe的park jdk1.8 Unsafe类 park和unpark方法解析

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5、 pthread_cond_wait.c source code [glibc/nptl/pthread_cond_wait.c] - Woboq Code Browser glibc / nptl / pthread_cond_wait.c 源码

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public static void park (Object blocker) { Thread t = Thread.currentThread(); setBlocker(t, blocker); UNSAFE . park (false, 0L); setBlocker(t, nu..

park 是 Unsafe 类里的native 方法，LockSupport 类通过调用 Unsafe 类的 park 和 unpark 提供了几个操作。 Unsafe 的 park 方法如下： public native void park (boolean isAbsolute, long time); 第一个参数是是否是绝对时间，第二个参数是等待时间值。如果isAbsolute是true则会实现ms定时。如果i...

LockSupport 和 CAS 是 Java 并发包中很多并发工具控制机制的基础，它们底层其实都是依赖 Unsafe 实现为什么使用LockSupport 类如果只是LockSupport在使用起来比Object的wait/notify简单，那还真没必要专门讲解下LockSupport。最主要的是灵活性。上边的例子代码中，主线程调用了Thread.sleep(1000) 方法来等待线程A计算完成进入wait状态。如果去掉Thread.sleep()调用，代码如下： public class TestObjW

park 和 unpark park 和 unpark 是LockSupport里面的方法， park 的中文翻译有停在这的意思，所以 park 方法的作用就是停下一个线程，而 unpark 就是唤醒线程。与Object的wait&notify相比 wait和notify相比必须配合Object Monitor一起使用，而 park ， unpark 则不用 park & unpark 是以线程为单位来阻塞和唤醒线程的，而notify只能随机唤醒一个，notifyAll只能唤醒所有，不怎么精确 park (Object blocker) public static void park (Object blocker) { Thread t = Thread.currentThread(); setBlocker(t, blocker); UNSAFE . park (false, 0

目录概览LockSupport解析用法：具体使用：原理概述：源码解析：底层原理： park 原理流程图： unpark 原理流程图： park () 源码： unpark () 源码：Q & A1. unpark 是否可以调用多次，以获取多个permit？2. unpark 是否一定要在 park 之后调用？3. park 会像wait()一样睡眠释放当前锁吗？ LockSupport解析 LockSupport 底层使用Posix线程库pthreads的系统级别锁互斥量 mutex 和 cond ition，所以它的系统消耗是比

一、LockSupport LockSupport 工具可以帮助我们阻塞或唤醒一个线程，也是构建同步组件的基础工具。 AQS中对于节点的阻塞和唤醒就是通过LockSupport的 park 和 unpark 实现的。 LockSupport 与对象的 wait/n...

Unsafe 类是 Java 中提供的一个可以绕过 Java 安全检查的类，它提供了直接操作内存和执行非法操作等功能。通过使用 Unsafe 类，我们可以访问某些私有变量和方法。访问私有变量： Unsafe 类提供了一个getObject 方法和putObject 方法，可以用来操作对象的字段。通过这两个方法，我们可以获取和设置对象的私有字段。下面是一个示例代码： public class User { private int age; public User(int age) { this.age = age; // 使用 Unsafe 类访问User对象的私有变量 public class Demo { public static void main(String[] args) throws Exception { Unsafe unsafe = Unsafe .get Unsafe (); User user = new User(18); long ageOffset = unsafe .objectFieldOffset(User.class.getDeclaredField("age")); int age = unsafe .getInt(user, ageOffset); System.out.println(age); unsafe .putInt(user, ageOffset, 20); System.out.println(user.getAge()); 在上面的代码中，我们定义了一个User 类，它有一个私有字段age。然后在Demo 类中，我们使用 Unsafe 类的getObject和putObject 方法来获取和设置User对象的age字段。使用 unsafe .objectFieldOffset 方法获取age字段的偏移量，这个偏移量是用来定位age字段的地址。通过使用 unsafe .getInt和 unsafe .putInt 方法，我们可以对User对象的age字段进行读写操作。访问私有方法： Unsafe 类还提供了一个allocateInstance 方法，可以在堆中为一个类分配内存，并且不会调用类的构造函数。通过这个方法，我们可以创建一个对象，并且访问它的私有方法。下面是一个示例代码： public class User { private void hello() { System.out.println("hello"); // 使用 Unsafe 类访问User对象的私有方法 public class Demo { public static void main(String[] args) throws Exception { Unsafe unsafe = Unsafe .get Unsafe (); User user = (User) unsafe .allocateInstance(User.class); Method method = User.class.getDeclaredMethod("hello", null); method.setAccessible(true); method.invoke(user, null); 在上面的代码中，我们定义了一个User 类，它有一个私有方法 hello。然后在Demo 类中，我们使用 Unsafe 类的allocateInstance 方法创建了一个User对象，并且使用反射机制访问了它的hello 方法。使用method.setAccessible(true)可以将hello 方法的访问权限修改为可访问。通过使用method.invoke 方法，我们可以调用User对象的hello 方法。