Locksupport凭证的底层原理

LockSupport的凭证（通常称为“许可”或“permit”）的底层原理主要涉及到Java的Unsafe类以及系统级的线程同步机制。LockSupport是Java 6（JSR166-JUC）引入的一个类，提供了基本的线程同步原语，其核心功能是通过park()和unpark()方法实现线程的阻塞和唤醒。以下是对LockSupport凭证底层原理的详细解释：

1. 凭证的概念

在LockSupport中，每个线程都与一个“许可”（permit）相关联。这个许可类似于一个开关，其状态只能是0或1。当线程调用park()方法时，它会检查是否有可用的许可：

如果有许可（permit为1），则线程继续执行，同时许可被消耗（permit变为0）。
如果没有许可（permit为0），则线程被阻塞，直到其他线程调用unpark()方法为该线程提供许可。

2. Unsafe类的作用

LockSupport实际上是调用了Unsafe类中的函数来实现其功能。Unsafe类提供了一系列的native方法，允许Java代码执行一些低层次、不安全但强大的操作，比如直接内存访问、线程调度等。对于LockSupport来说，主要涉及到两个native方法：

public native void park(boolean isAbsolute, long time);：阻塞当前线程，直到有许可可用或等待超时。
public native void unpark(Thread jthread);：为给定线程提供许可，使其能够解除阻塞。

3. 底层实现机制

在HotSpot JVM中，LockSupport的park()和unpark()方法通过操作每个Java线程的Parker实例来实现。Parker类是一个用C++编写的类，它封装了系统级的线程同步机制（如POSIX的mutex和condition variable）。Parker类中有一个关键的字段_counter，用来记录许可的数量。

当线程调用park()方法时，它会检查_counter的值：
如果_counter大于0，则线程获取许可并继续执行，同时_counter减1。
如果_counter等于0，则线程被阻塞，直到其他线程调用unpark()方法将_counter设置为1并唤醒该线程。
当线程调用unpark()方法时，它会将目标线程的Parker实例的_counter设置为1（如果之前小于1的话），并可能通过系统级的条件变量唤醒该线程。

4. 灵活性与优势

与Object的wait/notify机制相比，LockSupport的park/unpark模型具有更高的灵活性和更低的复杂性。它不需要线程之间共享任何对象来存储状态，也无需关心对方的状态。此外，unpark()方法可以先于park()方法调用，这意味着线程可以在需要时随时被唤醒，而无需担心调用顺序的问题。