一 概述

今天我们来介绍 Java 并发编程系列之 LockSupport，在介绍 Synchronized 的时候我们有提过，不推荐同学们使用 Object 的 wait、notify、notifyAll 等函数做多线程间的通信协同，使用 LockSupport 会是更好的选择，本篇就来谈谈 LockSupport，也正好为下篇的 AQS（AbstractQueuedSynchronized）打基础。

二 LockSupport 概念

LockSupport 是线程工具类，主要作用是阻塞和唤醒线程，底层实现依赖 Unsafe，同时它还是锁和其他同步类实现的基础，LockSupport 提供两类静态函数分别是 park 和 unpark，即阻塞与唤醒线程，下面是两段代码示例：

示例-1

public static void main(String[] agrs) throws InterruptedException {Thread th = new Thread(() -> {//阻塞当前线程LockSupport.park();System.out.println("子线程执行---------");});th.start();//睡眠2秒Thread.sleep(2000);System.out.println("主线程执行---------");//唤醒线程LockSupport.unpark(th);}
}输出结果：
主线程执行---------
子线程执行---------

上述示例中，子线程 th 调用 LockSupport.park() 阻塞，主线程睡眠 2 秒后，执行 LockSupport.unpark(th) 唤醒 th 线程，先阻塞后唤醒非常好理解，接下来读者们再看下面的示例：

示例-2

public static void main(String[] agrs) throws InterruptedException {Thread th = new Thread(() -> {//唤醒当前线程LockSupport.unpark(Thread.currentThread());//阻塞当前线程LockSupport.park();System.out.println("子线程执行---------");});th.start();//睡眠2秒Thread.sleep(2000);System.out.println("主线程执行---------");}输出结果：
子线程执行---------
主线程执行---------

嗯？先唤醒 th 线程，再阻塞 th 线程，最终 th 线程没有被阻塞，这是为什么？下面 LockSupport 的设计思路会为读者们解开疑惑，并更进一步明确 park 和 unpark 的语义（从广义上来说 park 和 unpark 代表阻塞和唤醒）。

三 设计思路

LockSupport 的设计思路是通过许可证来实现的，就像汽车上高速公路，入口处要获取通行卡，出口处要交出通行卡，如果没有通行卡你就无法出站，当然你可以选择补一张通行卡。

LockSupport 会为使用它的线程关联一个许可证（permit）状态，permit 的语义「是否拥有许可」，0 代表否，1 代表是，默认是 0。

• LockSupport.unpark：指定线程关联的 permit 直接更新为 1，如果更新前的 permit<1，唤醒指定线程
• LockSupport.park：当前线程关联的 permit 如果 >0，直接把 permit 更新为 0，否则阻塞当前线程

• 线程 A 执行 LockSupport.park，发现 permit 为 0，未持有许可证，阻塞线程 A
• 线程 B 执行 LockSupport.unpark（入参线程 A），为 A 线程设置许可证，permit 更新为 1，唤醒线程 A
• 线程 B 流程结束
• 线程 A 被唤醒，发现 permit 为 1，消费许可证，permit 更新为 0
• 线程 A 执行临界区
• 线程 A 流程结束

经过上面的分析得出结论 unpark 的语义明确为：“使线程持有许可证”，park 的语义明确为：“消费线程持有的许可”，所以 unpark 与 park 的执行顺序没有强制要求，只要控制好使用的线程即可，unpark=>park 执行流程如下：

• permit 默认是0，线程 A 执行 LockSupport.unpark，permit 更新为1，线程 A 持有许可证
• 线程 A 执行 LockSupport.park，此时 permit 是1，消费许可证，permit 更新为 0
• 执行临界区
• 流程结束

最后再补充下 park 注意点，因 park 阻塞的线程不仅仅会被 unpark 唤醒，还可能会被线程中断（Thread.interrupt）唤醒，而且不会抛出 InterruptedException 异常，所以建议在 park 后自行判断线程中断状态，来做对应的业务处理。

四 优点

为什么推荐使用 LockSupport 来做线程的阻塞与唤醒（线程间协同工作），因为它具备如下优点：

• 以线程为操作对象更符合阻塞线程的直观语义
• 操作更精准，可以准确地唤醒某一个线程（notify 随机唤醒一个线程，notifyAll 唤醒所有等待的线程）
• 无需竞争锁对象（以线程作为操作对象），不会因竞争锁对象产生死锁问题
• unpark 与 park 没有严格的执行顺序，不会因执行顺序引起死锁问题，比如「Thread.suspend 和 Thread.resume」没按照严格顺序执行，就会产生死锁

另外 LockSupport 还提供了 park 的重载函数，提升了灵活性：

• void parkNanos(long nanos)：增加了超时机制
• void parkUntil(long deadline)：加入超时机制（指定到某个时间点，1970 年到指定时间点的毫秒数）
• void park(Object blocker)：设置 blocker 对象，当线程没有许可证被阻塞时，该对象会被记录到该线程的内部，方便后续使用诊断工具进行问题排查
• void parkNanos(Object blocker, long nanos)：设置 blocker 对象，加入超时机制
• void parkUntil(Object blocker, long deadline)：设置 blocker 对象，加入超时机制（指定到某个时间点，1970 年到指定时间点的毫秒数）

建议使用时，传入 blocker 对象，至于超时根据业务场景选择。

五 实践

使用 LockSupport 来完成一道阿里经典的多线程协同工作面试题。

有 3 个独立的线程，一个只会输出 A，一个只会输出 B，一个只会输出 C，在三个线程启动的情况下，请用合理的方式让他们按顺序打印 ABCABC。

思路如下：

• 准备 3 个线程，分别固定打印 A、B、C
• 线程输出完 A、B、C 后需要阻塞等待唤醒
• 额外准备第4个线程，作为另外 3 个线程的调度器，有序的控制 3 个线程执行

是不是很简单，下面通过代码来实践：

public static void main(String[] agrs) throws InterruptedException {LockSupportMain lockSupportMain = new LockSupportMain();//定义线程t1、t2、t3执行的函数方法Consumer<String> consumer = str -> {while (true) {//线程消费许可证，并传入blocker，方便后续排查问题LockSupport.park(lockSupportMain);//防止线程是因中断操作唤醒if (Thread.currentThread().isInterrupted()){throw new RuntimeException("线程被中断，异常结束");}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + str);}};/*** 定义分别输出A、B、C的线程*/Thread t1 = new Thread(() -> {consumer.accept("A");},"T1");Thread t2 = new Thread(() -> {consumer.accept("B");},"T2");Thread t3 = new Thread(() -> {consumer.accept("C");},"T3");/*** 定义调度线程*/Thread dispatch = new Thread(() -> {int i=0;try {while (true) {if((i%3)==0) {//线程t1设置许可证，并唤醒线程t1LockSupport.unpark(t1);}else if((i%3)==1) {//线程t2设置许可证，并唤醒线程t2LockSupport.unpark(t2);}else {//线程t3设置许可证，并唤醒线程t3LockSupport.unpark(t3);}i++;TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}});//启动相关线程t1.start();t2.start();t3.start();dispatch.start();}输出内容：
T1:A
T2:B
T3:C
T1:A
T2:B
T3:C
T1:A
T2:B
T3:C

最后再留个题目给读者们思考，使用包含但不限于 Synchronized、ReentrantLock 来完成这个功能。