02Condition和support

Condition

  1. 调用 condition.await 方法后线程依次尾插入到了等待队列中,依次为 Thread-0,Thread-1,Thread-2….Thread-8;
  2. 等待队列是一个单向队列。示意图如下:

等待队列的示意图等待队列的示意图

同时还有一点需要注意:我们可以多次调用newCondition()方法创建多个 Condition 对象,也就是一个 lock 可以持有多个等待队列。

而如果是 Object 方式的话,就只能有一个同步队列和一个等待队列。

因此,ReentrantLock 等 AQS 是可以持有一个同步队列和多个等待队列的,new 多个 Condition 就行了。示意图如下:

AQS持有多个Condition

locksupport

LockSupprot 用来阻塞和唤醒线程,底层实现依赖于 [Unsafe 类](后面会细讲)。

该类包含一组用于阻塞和唤醒线程的静态方法,这些方法主要是围绕 park 和 unpark 展开,

阻塞线程

void park():阻塞当前线程,如果调用 unpark 方法或线程被中断,则该线程将变得可运行。请注意,park 不会抛出 InterruptedException,因此线程必须单独检查其中断状态。
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对象,方便问题排查。
void parkNanos(long nanos):阻塞当前线程一定的纳秒时间,或直到被 unpark 调用,或线程被中断。
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对象,方便问题排查。
void parkUntil(long deadline):阻塞当前线程直到某个指定的截止时间(以毫秒为单位),或直到被 unpark 调用,或线程被中断。
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对象,方便问题排查。

唤醒线程

void unpark(Thread thread):唤醒一个由 park 方法阻塞的线程。如果该线程未被阻塞,那么下一次调用 park 时将立即返回。这允许“先发制人”式的唤醒机制。

实际上,LockSupport 阻塞和唤醒线程的功能依赖于 sun.misc.Unsafe,这是一个很底层的类,后面这篇文章会细讲,比如 LockSupport 的 park 方法是通过 unsafe.park() 方法实现的。

什么是公平锁和非公平锁?

  • 公平锁: 指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁,线程直接进入队列中排队,队列中的第一个线程才能获得锁。公平锁的优点在于各个线程公平平等,每个线程等待一段时间后,都有执行的机会,而它的缺点就在于整体执行速度更慢,吞吐量更小。
  • 非公平锁: 多个线程加锁时直接尝试获取锁,能抢到锁到直接占有锁,抢不到才会到等待队列的队尾等待。非公平锁的优势就在于整体执行速度更快,吞吐量更大,但同时也可能产生线程饥饿问题,也就是说如果一直有线程插队,那么在等待队列中的线程可能长时间得不到运行。

非公平锁吞吐量为什么比公平锁大?

  • 公平锁执行流程:获取锁时,先将线程自己添加到等待队列的队尾并休眠,当某线程用完锁之后,会去唤醒等待队列中队首的线程尝试去获取锁,锁的使用顺序也就是队列中的先后顺序,在整个过程中,线程会从运行状态切换到休眠状态,再从休眠状态恢复成运行状态,但线程每次休眠和恢复都需要从用户态转换成内核态,而这个状态的转换是比较慢的,所以公平锁的执行速度会比较慢。
  • 非公平锁执行流程:当线程获取锁时,会先通过 CAS 尝试获取锁,如果获取成功就直接拥有锁,如果获取锁失败才会进入等待队列,等待下次尝试获取锁。这样做的好处是,获取锁不用遵循先到先得的规则,从而避免了线程休眠和恢复的操作,这样就加速了程序的执行效率。

什么情况会产生死锁问题?如何解决?

死锁只有同时满足以下四个条件才会发生:

  • 互斥条件:互斥条件是指多个线程不能同时使用同一个资源
  • 持有并等待条件:持有并等待条件是指,当线程 A 已经持有了资源 1,又想申请资源 2,而资源 2 已经被线程 C 持有了,所以线程 A 就会处于等待状态,但是线程 A 在等待资源 2 的同时并不会释放自己已经持有的资源 1
  • 不可剥夺条件:不可剥夺条件是指,当线程已经持有了资源 ,在自己使用完之前不能被其他线程获取,线程 B 如果也想使用此资源,则只能在线程 A 使用完并释放后才能获取。
  • 环路等待条件:环路等待条件指的是,在死锁发生的时候,两个线程获取资源的顺序构成了环形链

避免死锁问题就只需要破环其中一个条件就可以,最常见的并且可行的就是使用资源有序分配法,来破环环路等待条件

end


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作者
無鎏雲
发布于
2025年11月13日
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