hotspot解析jdk1.8?Unsafe類park和unpark方法使用

更新時間：2023年01月09日 09:18:13 作者：linqiw

這篇文章主要為大家介紹了hotspot解析jdk1.8?Unsafe類park和unpark方法使用示例詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進步，早日升職加薪

引言

Unsafe的park方法

park是Unsafe類里的native方法，LockSupport類通過調(diào)用Unsafe類的park和unpark提供了幾個操作。Unsafe的park方法如下：

public native void park(boolean isAbsolute, long time);

第一個參數(shù)是是否是絕對時間，第二個參數(shù)是等待時間值。如果isAbsolute是true則會實現(xiàn)ms定時。如果isAbsolute是false則會實現(xiàn)ns定時。

LockSupport類常用的park方法如下，無參方法

public static void park() {
        UNSAFE.park(false, 0L);
}

執(zhí)行普通的掛起，isAbsolute是false，time是0。三種情況：1.在調(diào)用park()之前調(diào)用了unpark或者interrupt則park直接返回，不會掛起。2.如果未調(diào)用，則park會掛起當前線程。3.park未知原因調(diào)用出錯則直接返回（一般不會出現(xiàn)）

實現(xiàn)ns計時的方法

 public static void parkNanos(long nanos) {
        if (nanos > 0)
            UNSAFE.park(false, nanos);
 }

isAbsolute是false，time大于0，則會實現(xiàn)高精度計時。三種情況：1.在調(diào)用park()之前調(diào)用了unpark或者interrupt則park直接返回，不會掛起。2.如果未調(diào)用則會掛起當前線程，但是在掛起time ns時如果未收到喚醒信號也會返回繼續(xù)執(zhí)行。3.park未知原因調(diào)用出錯則直接返回（一般不會出現(xiàn)）

實現(xiàn)低精度的ms定時方法

 public static void parkUntil(long deadline) {
        UNSAFE.park(true, deadline);
 }

此時isAbsolute是true，time可以為任意數(shù)值。四種情況：

1.在調(diào)用park()之前調(diào)用了unpark或者interrupt則park直接返回，不會掛起。
2.如果time <= 0則直接返回。
3.如果之前未調(diào)用park unpark并且time > 0,則會掛起當前線程，但是在掛起time ms時如果未收到喚醒信號也會返回繼續(xù)執(zhí)行。
4.park未知原因調(diào)用出錯則直接返回（一般不會出現(xiàn)）

hotspot對應(yīng)的類

class Parker : public os::PlatformParker {
private:
  volatile int _counter ;   //計數(shù)
  Parker * FreeNext ;      //指向下一個Parker
  JavaThread * AssociatedWith ; // 指向parker所屬的線程。
public:
  Parker() : PlatformParker() {
    _counter       = 0 ;    //初始化為0
    FreeNext       = NULL ;
    AssociatedWith = NULL ;
  }
protected:
  ~Parker() { ShouldNotReachHere(); }
public:
  // For simplicity of interface with Java, all forms of park (indefinite,
  // relative, and absolute) are multiplexed into one call.
  void park(bool isAbsolute, jlong time);
  void unpark();
  // Lifecycle operators
  static Parker * Allocate (JavaThread * t) ;
  static void Release (Parker * e) ;private:
  static Parker * volatile FreeList ;
  static volatile int ListLock ;
};

Unsafe調(diào)用的park最終會調(diào)用Parker類的park函數(shù)，Parker繼承了PlatformParker。

class PlatformParker : public CHeapObj<mtInternal> {
  protected:
    enum {
        REL_INDEX = 0,
        ABS_INDEX = 1
    };
    int _cur_index;  // 條件變量數(shù)組下標，which cond is in use: -1, 0, 1
    pthread_mutex_t _mutex [1] ;  //pthread互斥鎖
    pthread_cond_t  _cond  [2] ; // pthread條件變量數(shù)組,一個用于相對時間，一個用于絕對時間。
  public:       // TODO-FIXME: make dtor private
    ~PlatformParker() { guarantee (0, "invariant") ; }
  public:
    PlatformParker() {
      int status;
      status = pthread_cond_init (&_cond[REL_INDEX], os::Linux::condAttr());
      assert_status(status == 0, status, "cond_init rel");
      status = pthread_cond_init (&_cond[ABS_INDEX], NULL);
      assert_status(status == 0, status, "cond_init abs");
      status = pthread_mutex_init (_mutex, NULL);
      assert_status(status == 0, status, "mutex_init");
      _cur_index = -1; // mark as unused
    }
};

PlatformParker主要看三個成員變量，_cur_index, _mutex, _cond。其中mutex和cond就是很熟悉的glibc nptl包中符合posix標準的線程同步工具，一個互斥鎖一個條件變量。再看thread和Parker的關(guān)系，在hotspot的Thread類的NameThread內(nèi)部類中有一個 Parker成員變量。說明parker是每線程變量，在創(chuàng)建線程的時候就會生成一個parker實例。

 // JSR166 per-thread parker
private:
  Parker*    _parker;

park的實現(xiàn)

void Parker::park(bool isAbsolute, jlong time) {
  //原子交換，如果_counter > 0,則將_counter置為0，直接返回，否則_counter為0
  if (Atomic::xchg(0, &_counter) > 0) return;
  //獲取當前線程
  Thread* thread = Thread::current();
  assert(thread->is_Java_thread(), "Must be JavaThread");
  //下轉(zhuǎn)型為java線程
  JavaThread *jt = (JavaThread *)thread;
  //如果當前線程設(shè)置了中斷標志，調(diào)用park則直接返回，所以如果在park之前調(diào)用了
  //interrupt就會直接返回
  if (Thread::is_interrupted(thread, false)) {
    return;
  }
  // 高精度絕對時間變量
  timespec absTime;
  //如果time小于0，或者isAbsolute是true并且time等于0則直接返回
  if (time < 0 || (isAbsolute && time == 0) ) { // don't wait at all
    return;
  }
  //如果time大于0，則根據(jù)是否是高精度定時計算定時時間
  if (time > 0) {
    unpackTime(&absTime, isAbsolute, time);
  }
  //進入安全點避免死鎖
  ThreadBlockInVM tbivm(jt);
  //如果當前線程設(shè)置了中斷標志，或者獲取mutex互斥鎖失敗則直接返回
  //由于Parker是每個線程都有的，所以_counter cond mutex都是每個線程都有的，
  //不是所有線程共享的所以加鎖失敗只有兩種情況，第一unpark已經(jīng)加鎖這時只需要返回即可，
  //第二調(diào)用調(diào)用pthread_mutex_trylock出錯。對于第一種情況就類似是unpark先調(diào)用的情況，所以
  //直接返回。
  if (Thread::is_interrupted(thread, false) || pthread_mutex_trylock(_mutex) != 0) {
    return;
  }
  int status ;
  //如果_counter大于0，說明unpark已經(jīng)調(diào)用完成了將_counter置為了1，
  //現(xiàn)在只需將_counter置0，解鎖，返回
  if (_counter > 0)  { // no wait needed
    _counter = 0;
    status = pthread_mutex_unlock(_mutex);
    assert (status == 0, "invariant");
    OrderAccess::fence();
    return;
  }
  OSThreadWaitState osts(thread->osthread(), false /* not Object.wait() */);
  jt->set_suspend_equivalent();
  // cleared by handle_special_suspend_equivalent_condition() or java_suspend_self()
  assert(_cur_index == -1, "invariant");
  //如果time等于0，說明是相對時間也就是isAbsolute是fasle(否則前面就直接返回了),則直接掛起
  if (time == 0) {
    _cur_index = REL_INDEX; // arbitrary choice when not timed
    status = pthread_cond_wait (&_cond[_cur_index], _mutex) ;
  } else { //如果time非0
    //判斷isAbsolute是false還是true，false的話使用_cond[0]，否則用_cond[1]
    _cur_index = isAbsolute ? ABS_INDEX : REL_INDEX;
    //使用條件變量使得當前線程掛起。
    status = os::Linux::safe_cond_timedwait (&_cond[_cur_index], _mutex, &absTime) ;
    //如果掛起失敗則銷毀當前的條件變量重新初始化。
    if (status != 0 && WorkAroundNPTLTimedWaitHang) {
      pthread_cond_destroy (&_cond[_cur_index]) ;
      pthread_cond_init    (&_cond[_cur_index], isAbsolute ? NULL : os::Linux::condAttr());
    }
  }
  //如果pthread_cond_wait成功則以下代碼都是線程被喚醒后執(zhí)行的。
  _cur_index = -1;
  assert_status(status == 0 || status == EINTR ||
                status == ETIME || status == ETIMEDOUT,
                status, "cond_timedwait");
#ifdef ASSERT
  pthread_sigmask(SIG_SETMASK, &oldsigs, NULL);
#endif
  //將_counter變量重新置為1
  _counter = 0 ;
  //解鎖
  status = pthread_mutex_unlock(_mutex) ;
  assert_status(status == 0, status, "invariant") ;
  // 使用內(nèi)存屏障使_counter對其它線程可見
  OrderAccess::fence();
  // 如果在park線程掛起的時候調(diào)用了stop或者suspend則還需要將線程掛起不能返回
  if (jt->handle_special_suspend_equivalent_condition()) {
    jt->java_suspend_self();
  }
}

unpark函數(shù)

void Parker::unpark() {
  int s, status ;
  //加互斥鎖
  status = pthread_mutex_lock(_mutex);
  assert (status == 0, "invariant") ;
  s = _counter;
  _counter = 1; //將_counter置1
  //如果_counter是0則說明調(diào)用了park或者沒調(diào)用(初始為counter0）
  //這也說明park和unpark調(diào)用沒有先后順序。
  if (s < 1) {
    // 說明當前parker對應(yīng)的線程掛起了，因為_cur_index初始是-1，并且等待條件變量的線程被喚醒
    //后也會將_cur_index重置-1
    if (_cur_index != -1) {
       //如果設(shè)置了WorkAroundNPTLTimedWaitHang先調(diào)用signal再調(diào)用unlock，否則相反
      //這兩個先后順序都可以，在hotspot在Linux下默認使用這種方式
      //即先調(diào)用signal再調(diào)用unlock
      if (WorkAroundNPTLTimedWaitHang) {
        status = pthread_cond_signal (&_cond[_cur_index]);
        assert (status == 0, "invariant");
        status = pthread_mutex_unlock(_mutex);
        assert (status == 0, "invariant");
      } else {
        status = pthread_mutex_unlock(_mutex);
        assert (status == 0, "invariant");
        status = pthread_cond_signal (&_cond[_cur_index]);
        assert (status == 0, "invariant");
      }
    } else { //如果_cur_index == -1說明線程沒在等待條件變量，則直接解鎖
      pthread_mutex_unlock(_mutex);
      assert (status == 0, "invariant") ;
    }
  } else {//如果_counter == 1,說明線程調(diào)用了一次或多次unpark但是沒調(diào)用park，則直接解鎖
    pthread_mutex_unlock(_mutex);
    assert (status == 0, "invariant") ;
  }

unpark主要是根據(jù)counter和cur_index判斷當前線程是否掛在條件變量上，如果是則signal，否則就什么也不做。

所以park和unpark和核心就是counter cur_index, mutex,cond，通過使用條件變量對counter進行操作，在調(diào)用park的時候如果counter是0則會去執(zhí)行掛起的流程，否則返回，在掛起恢復(fù)后再將counter置為0。在unpark的時候如果counter是0則會執(zhí)行喚醒的流程，否則不執(zhí)行喚醒流程，并且不管什么情況始終將counter置為1。

以上就是hotspot解析jdk1.8 Unsafe類park和unpark方法使用的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于hotspot解析jdk Unsafe類的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

您可能感興趣的文章: