本文主要内容

  1. 讲解 3 种让线程等待和唤醒的方法，每种方法配合具体的示例
  2. 介绍 LockSupport 主要用法
  3. 对比 3 种方式，了解他们之间的区别

LockSupport位于java.util.concurrent（简称 juc）包中，算是 juc 中一个基础类，juc 中很多地方都会使用 LockSupport，非常重要，希望大家一定要掌握。
关于线程等待/唤醒的方法，前面的文章中我们已经讲过 2 种了：

  1. 方式 1：使用 Object 中的 wait()方法让线程等待，使用 Object 中的 notify()方法唤醒线程
  2. 方式 2：使用 juc 包中 Condition 的 await()方法让线程等待，使用 signal()方法唤醒线程

这 2 种方式，我们先来看一下示例。

使用 Object 类中的方法实现线程等待和唤醒

示例 1：

package com.itsoku.chat10;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

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public class Demo1** {

  1. **static** Object lock = **new** Object();
  3. **public** **static** **void** **main**(String[] args) **throws** InterruptedException {<br />        Thread t1 = **new** Thread(() -> {<br />            **synchronized** (lock) {<br />                System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + " start!");<br />                **try** {<br />                    lock.wait();<br />                } **catch** (InterruptedException e) {<br />                    e.printStackTrace();<br />                }<br />                System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + " 被唤醒!");<br />            }<br />        });<br />        t1.setName("t1");<br />        t1.start();<br />        //休眠5秒<br />        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);<br />        **synchronized** (lock) {<br />            lock.notify();<br />        }<br />    }<br />}

输出：
1563592938744,t1 start!
1563592943745,t1 被唤醒!

t1 线程中调用lock.wait()方法让 t1 线程等待，主线程中休眠 5 秒之后，调用lock.notify()方法唤醒了 t1 线程，输出的结果中，两行结果相差 5 秒左右，程序正常退出。

示例 2

我们把上面代码中 main 方法内部改一下，删除了synchronized关键字，看看有什么效果：
package com.itsoku.chat10;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

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public class Demo2** {

  1. **static** Object lock = **new** Object();
  3. **public** **static** **void** **main**(String[] args) **throws** InterruptedException {<br />        Thread t1 = **new** Thread(() -> {<br />            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + " start!");<br />            **try** {<br />                lock.wait();<br />            } **catch** (InterruptedException e) {<br />                e.printStackTrace();<br />            }<br />            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + " 被唤醒!");<br />        });<br />        t1.setName("t1");<br />        t1.start();<br />        //休眠5秒<br />        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);<br />        lock.notify();<br />    }<br />}

运行结果：
Exception in thread “t1” java.lang.IllegalMonitorStateException
1563593178811,t1 start!
at java.lang.Object.wait(Native Method)
at java.lang.Object.wait(Object.java:502)
at com.itsoku.chat10.Demo2.lambda$main$0(Demo2.java:16)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
Exception in thread “main” java.lang.IllegalMonitorStateException
at java.lang.Object.notify(Native Method)
at com.itsoku.chat10.Demo2.main(Demo2.java:26)

上面代码中将synchronized去掉了，发现调用 wait()方法和调用 notify()方法都抛出了IllegalMonitorStateException异常，原因：Object 类中的 wait、notify、notifyAll 用于线程等待和唤醒的方法，都必须在同步代码中运行（必须用到关键字 synchronized）。

示例 3

唤醒方法在等待方法之前执行，线程能够被唤醒么？代码如下：
package com.itsoku.chat10;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

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public class Demo3** {

  1. **static** Object lock = **new** Object();
  3. **public** **static** **void** **main**(String[] args) **throws** InterruptedException {<br />        Thread t1 = **new** Thread(() -> {<br />            **try** {<br />                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);<br />            } **catch** (InterruptedException e) {<br />                e.printStackTrace();<br />            }<br />            **synchronized** (lock) {<br />                System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + " start!");<br />                **try** {<br />                    //休眠3秒<br />                    lock.wait();<br />                } **catch** (InterruptedException e) {<br />                    e.printStackTrace();<br />                }<br />                System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + " 被唤醒!");<br />            }<br />        });<br />        t1.setName("t1");<br />        t1.start();<br />        //休眠1秒之后唤醒lock对象上等待的线程<br />        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);<br />        **synchronized** (lock) {<br />            lock.notify();<br />        }<br />        System.out.println("lock.notify()执行完毕");<br />    }<br />}

运行代码，输出结果：
lock.notify()执行完毕
1563593869797,t1 start!

输出了上面 2 行之后，程序一直无法结束，t1 线程调用 wait()方法之后无法被唤醒了，从输出中可见，notify()方法在wait()方法之前执行了，等待的线程无法被唤醒了。说明：唤醒方法在等待方法之前执行，线程无法被唤醒。
关于 Object 类中的用户线程等待和唤醒的方法，总结一下：

  1. wait()/notify()/notifyAll()方法都必须放在同步代码（必须在 synchronized 内部执行）中执行，需要先获取锁
  2. 线程唤醒的方法（notify、notifyAll）需要在等待的方法（wait）之后执行，等待中的线程才可能会被唤醒，否则无法唤醒

    使用 Condition 实现线程的等待和唤醒

    Condition 的使用，前面的文章讲过，对这块不熟悉的可以移步JUC 中 Condition 的使用，关于 Condition 我们准备了 3 个示例。

    示例 1

    package com.itsoku.chat10;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

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public class Demo4** {

  1. **static** ReentrantLock lock = **new** ReentrantLock();<br />    **static** Condition condition = lock.newCondition();
  3. **public** **static** **void** **main**(String[] args) **throws** InterruptedException {<br />        Thread t1 = **new** Thread(() -> {<br />            lock.lock();<br />            **try** {<br />                System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + " start!");<br />                **try** {<br />                    condition.await();<br />                } **catch** (InterruptedException e) {<br />                    e.printStackTrace();<br />                }<br />                System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + " 被唤醒!");<br />            } **finally** {<br />                lock.unlock();<br />            }<br />        });<br />        t1.setName("t1");<br />        t1.start();<br />        //休眠5秒<br />        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);<br />        lock.lock();<br />        **try** {<br />            condition.signal();<br />        } **finally** {<br />            lock.unlock();<br />        }
  5. }<br />}

输出：
1563594349632,t1 start!
1563594354634,t1 被唤醒!

t1 线程启动之后调用condition.await()方法将线程处于等待中，主线程休眠 5 秒之后调用condition.signal()方法将 t1 线程唤醒成功，输出结果中 2 个时间戳相差 5 秒。

示例 2

我们将上面代码中的 lock.lock()、lock.unlock()去掉，看看会发生什么。代码：
package com.itsoku.chat10;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

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public class Demo5** {

  1. **static** ReentrantLock lock = **new** ReentrantLock();<br />    **static** Condition condition = lock.newCondition();
  3. **public** **static** **void** **main**(String[] args) **throws** InterruptedException {<br />        Thread t1 = **new** Thread(() -> {<br />            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + " start!");<br />            **try** {<br />                condition.await();<br />            } **catch** (InterruptedException e) {<br />                e.printStackTrace();<br />            }<br />            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + " 被唤醒!");<br />        });<br />        t1.setName("t1");<br />        t1.start();<br />        //休眠5秒<br />        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);<br />        condition.signal();<br />    }<br />}

输出：
Exception in thread “t1” java.lang.IllegalMonitorStateException
1563594654865,t1 start!
at java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$Sync.tryRelease(ReentrantLock.java:151)
at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.release(AbstractQueuedSynchronizer.java:1261)
at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.fullyRelease(AbstractQueuedSynchronizer.java:1723)
at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.await(AbstractQueuedSynchronizer.java:2036)
at com.itsoku.chat10.Demo5.lambda$main$0(Demo5.java:19)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
Exception in thread “main” java.lang.IllegalMonitorStateException
at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.signal(AbstractQueuedSynchronizer.java:1939)
at com.itsoku.chat10.Demo5.main(Demo5.java:29)

有异常发生，condition.await();和condition.signal();都触发了IllegalMonitorStateException异常。原因：调用 condition 中线程等待和唤醒的方法的前提是必须要先获取 lock 的锁。

示例 3

唤醒代码在等待之前执行，线程能够被唤醒么？代码如下：
package com.itsoku.chat10;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

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public class Demo6** {

  1. **static** ReentrantLock lock = **new** ReentrantLock();<br />    **static** Condition condition = lock.newCondition();
  3. **public** **static** **void** **main**(String[] args) **throws** InterruptedException {<br />        Thread t1 = **new** Thread(() -> {<br />            **try** {<br />                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);<br />            } **catch** (InterruptedException e) {<br />                e.printStackTrace();<br />            }<br />            lock.lock();<br />            **try** {<br />                System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + " start!");<br />                **try** {<br />                    condition.await();<br />                } **catch** (InterruptedException e) {<br />                    e.printStackTrace();<br />                }<br />                System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + " 被唤醒!");<br />            } **finally** {<br />                lock.unlock();<br />            }<br />        });<br />        t1.setName("t1");<br />        t1.start();<br />        //休眠5秒<br />        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);<br />        lock.lock();<br />        **try** {<br />            condition.signal();<br />        } **finally** {<br />            lock.unlock();<br />        }<br />        System.out.println(System.currentTimeMillis() + ",condition.signal();执行完毕");<br />    }<br />}

运行结果:
1563594886532,condition.signal();执行完毕
1563594890532,t1 start!

输出上面 2 行之后，程序无法结束，代码结合输出可以看出 signal()方法在 await()方法之前执行的，最终 t1 线程无法被唤醒，导致程序无法结束。
关于 Condition 中方法使用总结：

  1. 使用 Condtion 中的线程等待和唤醒方法之前，需要先获取锁。否则会报IllegalMonitorStateException异常

  2. signal()方法先于 await()方法之前调用，线程无法被唤醒

    Object 和 Condition 的局限性

    关于 Object 和 Condtion 中线程等待和唤醒的局限性，有以下几点：

  3. 2 种方式中的让线程等待和唤醒的方法能够执行的先决条件是：线程需要先获取锁

  4. 唤醒方法需要在等待方法之后调用，线程才能够被唤醒

关于这 2 点，LockSupport 都不需要，就能实现线程的等待和唤醒。下面我们来说一下 LockSupport 类。

LockSupport 类介绍

LockSupport 类可以阻塞当前线程以及唤醒指定被阻塞的线程。主要是通过park()和unpark(thread)方法来实现阻塞和唤醒线程的操作的。
每个线程都有一个许可(permit)，permit 只有两个值 1 和 0，默认是 0。

  1. 当调用 unpark(thread)方法，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，permit 值还是 1)。
  2. 当调用 park()方法，如果当前线程的 permit 是 1，那么将 permit 设置为 0，并立即返回。如果当前线程的 permit 是 0，那么当前线程就会阻塞，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。

注意：因为 permit 默认是 0，所以一开始调用 park()方法，线程必定会被阻塞。调用 unpark(thread)方法后，会自动唤醒 thread 线程，即 park 方法立即返回。

LockSupport 中常用的方法

阻塞线程

  • void park()：阻塞当前线程，如果调用unpark 方法或者当前线程被中断，才能从 park()方法中返回
  • void park(Object blocker)：功能同方法 1，入参增加一个 Object 对象，用来记录导致线程阻塞的阻塞对象，方便进行问题排查
  • void parkNanos(long nanos)：阻塞当前线程，最长不超过 nanos 纳秒，增加了超时返回的特性
  • void parkNanos(Object blocker, long nanos)：功能同方法 3，入参增加一个 Object 对象，用来记录导致线程阻塞的阻塞对象，方便进行问题排查
  • void parkUntil(long deadline)：阻塞当前线程，直到 deadline，deadline 是一个绝对时间，表示某个时间的毫秒格式
  • void parkUntil(Object blocker, long deadline)：功能同方法 5，入参增加一个 Object 对象，用来记录导致线程阻塞的阻塞对象，方便进行问题排查；

唤醒线程

  • void unpark(Thread thread):唤醒处于阻塞状态的指定线程

    示例 1

    主线程线程等待 5 秒之后，唤醒 t1 线程，代码如下：
    package com.itsoku.chat10;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.LockSupport;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

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public class Demo7** {

  1. **public** **static** **void** **main**(String[] args) **throws** InterruptedException {<br />        Thread t1 = **new** Thread(() -> {<br />            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + " start!");<br />            LockSupport.park();<br />            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + " 被唤醒!");<br />        });<br />        t1.setName("t1");<br />        t1.start();<br />        //休眠5秒<br />        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);<br />        LockSupport.unpark(t1);<br />        System.out.println(System.currentTimeMillis() + ",LockSupport.unpark();执行完毕");<br />    }<br />}

输出：
1563597664321,t1 start!
1563597669323,LockSupport.unpark();执行完毕
1563597669323,t1 被唤醒!

t1 中调用LockSupport.park();让当前线程 t1 等待，主线程休眠了 5 秒之后，调用LockSupport.unpark(t1);将 t1 线程唤醒，输出结果中 1、3 行结果相差 5 秒左右，说明 t1 线程等待 5 秒之后，被唤醒了。
LockSupport.park();无参数，内部直接会让当前线程处于等待中；unpark 方法传递了一个线程对象作为参数，表示将对应的线程唤醒。

示例 2

唤醒方法放在等待方法之前执行，看一下线程是否能够被唤醒呢？代码如下：
package com.itsoku.chat10;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.LockSupport;

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public class Demo8** {

  1. **public** **static** **void** **main**(String[] args) **throws** InterruptedException {<br />        Thread t1 = **new** Thread(() -> {<br />            **try** {<br />                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);<br />            } **catch** (InterruptedException e) {<br />                e.printStackTrace();<br />            }<br />            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + " start!");<br />            LockSupport.park();<br />            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + " 被唤醒!");<br />        });<br />        t1.setName("t1");<br />        t1.start();<br />        //休眠1秒<br />        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);<br />        LockSupport.unpark(t1);<br />        System.out.println(System.currentTimeMillis() + ",LockSupport.unpark();执行完毕");<br />    }<br />}

输出：
1563597994295,LockSupport.unpark();执行完毕
1563597998296,t1 start!
1563597998296,t1 被唤醒!

代码中启动 t1 线程，t1 线程内部休眠了 5 秒，然后主线程休眠 1 秒之后，调用了LockSupport.unpark(t1);唤醒线程 t1，此时LockSupport.park();方法还未执行，说明唤醒方法在等待方法之前执行的；输出结果中 2、3 行结果时间一样，表示LockSupport.park();没有阻塞了，是立即返回的。
说明：唤醒方法在等待方法之前执行，线程也能够被唤醒，这点是另外 2 种方法无法做到的。Object 和 Condition 中的唤醒必须在等待之后调用，线程才能被唤醒。而 LockSupport 中，唤醒的方法不管是在等待之前还是在等待之后调用，线程都能够被唤醒。

示例 3

park()让线程等待之后，是否能够响应线程中断？代码如下：
package com.itsoku.chat10;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.LockSupport;

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public class Demo9** {

  1. **public** **static** **void** **main**(String[] args) **throws** InterruptedException {<br />        Thread t1 = **new** Thread(() -> {<br />            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + " start!");<br />            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",park()之前中断标志：" + Thread.currentThread().isInterrupted());<br />            LockSupport.park();<br />            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",park()之后中断标志：" + Thread.currentThread().isInterrupted());<br />            System.out.println(System.currentTimeMillis() + "," + Thread.currentThread().getName() + " 被唤醒!");<br />        });<br />        t1.setName("t1");<br />        t1.start();<br />        //休眠5秒<br />        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);<br />        t1.interrupt();
  3. }<br />}

输出：
1563598536736,t1 start!
t1,park()之前中断标志：false
t1,park()之后中断标志：true
1563598541736,t1 被唤醒!

t1 线程中调用了 park()方法让线程等待，主线程休眠了 5 秒之后，调用t1.interrupt();给线程 t1 发送中断信号，然后线程 t1 从等待中被唤醒了，输出结果中的 1、4 行结果相差 5 秒左右，刚好是主线程休眠了 5 秒之后将 t1 唤醒了。结论：park 方法可以相应线程中断。
LockSupport.park 方法让线程等待之后，唤醒方式有 2 种：

  1. 调用 LockSupport.unpark 方法
  2. 调用等待线程的interrupt()方法，给等待的线程发送中断信号，可以唤醒线程

    示例 4

    LockSupport 有几个阻塞放有一个 blocker 参数，这个参数什么意思，上一个实例代码，大家一看就懂了：
    package com.itsoku.chat10;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.LockSupport;

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public class Demo10** {

  1. **static** **class** **BlockerDemo** {<br />    }
  3. **public** **static** **void** **main**(String[] args) **throws** InterruptedException {<br />        Thread t1 = **new** Thread(() -> {<br />            LockSupport.park();<br />        });<br />        t1.setName("t1");<br />        t1.start();
  5.     Thread t2 = **new** Thread(() -> {<br />            LockSupport.park(**new** BlockerDemo());<br />        });<br />        t2.setName("t2");<br />        t2.start();<br />    }<br />}

运行上面代码，然后用 jstack 查看一下线程的堆栈信息：
“t2” #13 prio=5 os_prio=0 tid=0x00000000293ea800 nid=0x91e0 waiting on condition [0x0000000029c3f000]
java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
- parking to wait for <0x00000007180bfeb0> (a com.itsoku.chat10.Demo10$BlockerDemo)
at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:175)
at com.itsoku.chat10.Demo10.lambda$main$1(Demo10.java:22)
at com.itsoku.chat10.Demo10$$Lambda$2/824909230.run(Unknown Source)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

“t1” #12 prio=5 os_prio=0 tid=0x00000000293ea000 nid=0x9d4 waiting on condition [0x0000000029b3f000]
java.lang.Thread.State: WAITING (parking)
at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:304)
at com.itsoku.chat10.Demo10.lambda$main$0(Demo10.java:16)
at com.itsoku.chat10.Demo10$$Lambda$1/1389133897.run(Unknown Source)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

代码中，线程 t1 和 t2 的不同点是，t2 中调用 park 方法传入了一个 BlockerDemo 对象，从上面的线程堆栈信息中，发现 t2 线程的堆栈信息中多了一行- parking to wait for <0x00000007180bfeb0> (a com.itsoku.chat10.Demo10$BlockerDemo)，刚好是传入的 BlockerDemo 对象，park 传入的这个参数可以让我们在线程堆栈信息中方便排查问题，其他暂无他用。
LockSupport 的其他等待方法，包含有超时时间了，过了超时时间，等待方法会自动返回，让线程继续运行，这些方法在此就不提供示例了，有兴趣的朋友可以自己动动手，练一练。

线程等待和唤醒的 3 种方式做个对比

到目前为止，已经说了 3 种让线程等待和唤醒的方法了

  1. 方式 1：Object 中的 wait、notify、notifyAll 方法
  2. 方式 2：juc 中 Condition 接口提供的 await、signal、signalAll 方法
  3. 方式 3：juc 中的 LockSupport 提供的 park、unpark 方法

3 种方式对比：

|

Object Condtion LockSupport
前置条件 需要在 synchronized 中运行 需要先获取 Lock 的锁 无
无限等待 支持 支持 支持
超时等待 支持 支持 支持
等待到将来某个时间返回 不支持 支持 支持
等待状态中释放锁 会释放 会释放 不会释放
唤醒方法先于等待方法执行，能否唤醒线程 否 否 可以
是否能响应线程中断 是 是 是
线程中断是否会清除中断标志 是 是 否
是否支持等待状态中不响应中断 不支持 支持 不支持