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《LockSupport 与线程通信机制：从 park/unpark 到底层实现》

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一、前言：为什么要了解 LockSupport

在并发编程中，线程通信的核心就是“挂起与唤醒”。
传统方式如：

• Object.wait()/notify()
• Condition.await()/signal()
  都必须在锁内使用，不够灵活。

LockSupport 则是 JUC 的底层工具类，
提供更底层、线程级别的挂起与唤醒机制，
它是：

• AQS 的核心原语
• FutureTask、ReentrantLock、Condition 等的基础实现

一句话：LockSupport 是所有高层同步工具的“线程调度引擎”。

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二、核心原理与工作机制

（1）主要方法

LockSupport.park();          // 挂起当前线程
LockSupport.park(Object blocker); // 挂起并记录阻塞对象
LockSupport.unpark(Thread t);     // 唤醒指定线程

（2）工作逻辑

LockSupport 基于 许可证（Permit）机制：

• 每个线程默认有 0 个许可；
• unpark() 向线程发放一个许可；
• 若线程随后调用 park()，则立即返回；
• 若线程先调用 park()，则被阻塞直到获得许可。

小结：

park() → 消费一个许可；
unpark() → 发放一个许可；
多次 unpark() 不会累积许可（最多 1 个）。

（3）与 Object.wait() 区别

对比项	LockSupport	Object.wait()
是否依赖锁	❌ 否	✅ 必须在 synchronized 内
唤醒方式	unpark(线程)	notify()/notifyAll()
唤醒目标	精确唤醒某个线程	唤醒等待队列中任意线程
底层机制	Unsafe.park/unpark	JVM Monitor 机制
是否易用	✅ 更灵活	❌ 需锁配合

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三、底层实现与 Unsafe 机制

（1）核心实现

LockSupport 内部依赖 Unsafe 类：

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

public static void unpark(Thread thread) {
    if (thread != null)
        Unsafe.getUnsafe().unpark(thread);
}

（2）底层原理

Unsafe.park() 通过操作 操作系统级的线程阻塞队列 实现挂起：

• 当线程执行 park() 时进入阻塞状态；
• 操作系统不再调度它（节省 CPU）；
• 当 unpark() 调用时，系统唤醒该线程。

线程状态变化：

RUNNABLE → WAITING → RUNNABLE

这套机制比传统的自旋等待或 busy-wait 更高效、节能。

（3）JVM 层支持

JVM 内部通过 Parker 对象（C++ 实现）管理每个线程的许可状态。
源码位于 OpenJDK unsafe.cpp：

void Parker::park(bool isAbsolute, jlong time) {
    // 线程进入等待队列
    if (counter == 0)
        _pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
    else
        counter = 0;
}

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四、在 AQS 与并发组件中的作用

LockSupport 是整个 JUC 框架的“阻塞唤醒引擎”。
所有基于 AQS 的同步器（如 ReentrantLock、Semaphore、FutureTask）
都在内部使用 park/unpark 控制线程状态。

（1）AQS 等待队列逻辑

当线程获取锁失败时：

if (!tryAcquire(arg)) {
    addWaiter(Node.EXCLUSIVE);
    LockSupport.park(this);
}

→ 线程被挂起
→ 当前线程进入等待队列
→ 当锁释放后，调用 unpark() 唤醒下一个线程。

（2）FutureTask 示例

在 FutureTask 的 get() 方法中：

while (state < COMPLETED) {
    LockSupport.park(this);
}

任务完成时：

LockSupport.unpark(waiterThread);

所以，无论是锁竞争、条件等待还是异步结果获取，
最终都离不开 LockSupport 的线程调度机制。

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五、常见用法与注意事项

（1）基本使用示例

Thread t = new Thread(() -> {
    System.out.println("子线程等待许可...");
    LockSupport.park();
    System.out.println("子线程被唤醒！");
});
t.start();

Thread.sleep(1000);
System.out.println("主线程发放许可");
LockSupport.unpark(t);

输出：

子线程等待许可...
主线程发放许可
子线程被唤醒！

（2）先 unpark 后 park 也可生效

LockSupport.unpark(t); // 发放许可
t.start();             // 后启动线程

因为线程的“许可”是可记忆的（一次性），
线程启动后调用 park() 时会立即返回，不阻塞。

（3）避免误用

• 不可使用多次 unpark() 叠加（只保留一次许可）；
• 不可用 interrupt() 代替 unpark()（会清除中断标志）；
• 不应混用 wait/notify 与 park/unpark（不同机制）。

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六、面试常考问题与总结

问题	答案要点
Q1：LockSupport 的作用？	提供底层线程挂起与唤醒机制，支撑 AQS、FutureTask 等组件。
Q2：park/unpark 与 wait/notify 区别？	前者不依赖锁，可精准唤醒指定线程；后者需 synchronized，唤醒随机线程。
Q3：为什么 LockSupport 比 wait/notify 效率高？	不依赖监视器锁，操作系统级挂起，避免上下文切换开销。
Q4：park() 线程如何恢复？	被 unpark() 唤醒、被中断、或发生虚假唤醒。
Q5：多次 unpark 会积累许可吗？	不会，只保留一个许可。
Q6：AQS 为什么使用 LockSupport 而不是 wait？	因为 AQS 不一定持有对象锁，且需要精确唤醒队列中的线程。

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结语

LockSupport 是并发框架的“地基”，
所有线程等待与唤醒的实现最终都基于它完成。

理解 LockSupport，
就等于理解了 AQS、ReentrantLock、FutureTask、Condition 的运行本质。

下一篇，我将写——
《Condition 接口与等待唤醒机制：对标 Object.wait/notify 的精准控制》，
作为锁通信机制的最后篇，深入讲清“线程协作”的设计哲学。