Java——聊聊JUC中的线程中断机制 LockSupport
文章目錄：
1.什么是中斷機(jī)制？
2.如何停止中斷運(yùn)行中的線程？
2.1?通過一個volatile變量實現(xiàn)
2.2?通過AtomicBoolean原子布爾類
2.3?通過Thread類自帶的中斷API方法實現(xiàn)
3.Thread類的三大API說明
3.1?實例方法interrupt()，沒有返回值
3.2?實例方法isInterrupted()，返回布爾值
3.3 當(dāng)前線程的中斷標(biāo)識為true，是不是線程就立刻停止？
3.4 在3.3中斷程序的基礎(chǔ)上，添加sleep睡眠
3.5 靜態(tài)方法public static?boolean?interrupted()
4.LockSupport
4.1 線程的等待喚醒機(jī)制
4.2 wait、notify
4.3 await、signal
4.4 park、unpark
1.什么是中斷機(jī)制？
- 首先，一個線程不應(yīng)該由其他線程來強(qiáng)制中斷或停止，而是應(yīng)該由線程自己自行停止。所以，Thread.stop, Thread.suspend, Thread.resume 都已經(jīng)被廢棄了。
- 其次，在Java中沒有辦法立即停止一條線程，然而停止線程卻顯得尤為重要，如取消一個耗時操作。
? ? ? ? ? ? ? ? ? 因此，Java提供了一種用于停止線程的協(xié)商機(jī)制——中斷。
? ? ? ? ? ? ? ? ? 中斷只是一種協(xié)作協(xié)商機(jī)制，Java沒有給中斷增加任何語法，中斷的過程完全需要程序員自己實現(xiàn)。
? ? ? ? ? ? ? ? ? 若要中斷一個線程，你需要手動調(diào)用該線程的interrupt方法，該方法也僅僅是將線程對象的中斷標(biāo)識設(shè)成true；
? ? ? ? ? ? ? ? ? 接著你需要自己寫代碼不斷地檢測當(dāng)前線程的標(biāo)識位，如果為true，表示別的線程要求這條線程中斷，此時究竟該做什么需要你自己寫代碼實現(xiàn)。
? ? ? ? ? ? ? ? ? 每個線程對象中都有一個標(biāo)識，用于表示線程是否被中斷；該標(biāo)識位為true表示中斷，為false表示未中斷；
? ? ? ? ? ? ? ? ? 通過調(diào)用線程對象的interrupt方法將該線程的標(biāo)識位設(shè)為true；可以在別的線程中調(diào)用，也可以在自己的線程中調(diào)用。
借尚硅谷周陽老師的例子：顧客在無煙餐廳中吸煙，服務(wù)員希望他別吸煙了，不是強(qiáng)行停止他吸煙，而是給他的標(biāo)志位打為true，具體的停止吸煙還是要顧客自己停止。（體現(xiàn)了協(xié)商機(jī)制）
- 中斷相關(guān)的三大API方法如下圖：↓↓↓
2.如何停止中斷運(yùn)行中的線程？
2.1?通過一個volatile變量實現(xiàn)
package com.szh.demo.interrupt;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class InterruptDemo1 {static volatile boolean isStop = false;public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {while (true) {if (isStop) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " isStop被修改為true，線程停止");break;}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " hello volatile....");}}, "t1").start();try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(20);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}new Thread(() -> {isStop = true;}, "t2").start();} }2.2?通過AtomicBoolean原子布爾類
package com.szh.demo.interrupt;import java.util.concurrent.TimeUnit; import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;public class InterruptDemo2 {static AtomicBoolean atomicBoolean = new AtomicBoolean(false);public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {while (true) {if (atomicBoolean.get()) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " isStop被修改為true，線程停止");break;}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " hello AtomicBoolean....");}}, "t1").start();try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(20);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}new Thread(() -> {atomicBoolean.set(true);}, "t2").start();} }2.3?通過Thread類自帶的中斷API方法實現(xiàn)
package com.szh.demo.interrupt;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class InterruptDemo3 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {while (true) {if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " isStop被修改為true，線程停止");break;}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " hello isInterrupted....");}}, "t1");t1.start();try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(20);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}new Thread(() -> {t1.interrupt();}, "t2").start();} }3.Thread類的三大API說明
3.1?實例方法interrupt()，沒有返回值
這個interrupt()實例方法，底層實際上調(diào)用了interrupt0()這個方法，根據(jù)后面的注釋可以看到，僅僅是設(shè)置中斷標(biāo)識位，而interrupt0這個方法是一個native方法，底層又調(diào)用了C。
而在jdk官方文檔中可以看到有關(guān)這個方法的敘述。
3.2?實例方法isInterrupted()，返回布爾值
這個實例方法的底層調(diào)用了一個native方法，傳入了一個布爾值，而這個值就是 是否清除中斷標(biāo)識位，false表示不清除，true表示清除（即將線程的中斷標(biāo)識位清除重新設(shè)置為false）。
具體來說，當(dāng)對一個線程，調(diào)用 interrupt() 時：
① 如果線程處于正常活動狀態(tài)，那么會將該線程的中斷標(biāo)志設(shè)置為 true，僅此而已。被設(shè)置中斷標(biāo)志的線程將繼續(xù)正常運(yùn)行，不受影響。所以， interrupt() 并不能真正的中斷線程，需要被調(diào)用的線程自己進(jìn)行配合才行。
② 如果線程處于被阻塞狀態(tài)（例如處于sleep, wait, join 等狀態(tài)），在別的線程中調(diào)用當(dāng)前線程對象的interrupt方法，那么線程將立即退出被阻塞狀態(tài)（中斷狀態(tài)將被清除），并拋出一個InterruptedException異常。
（中斷不活動的線程不會產(chǎn)生任何影響，看下面案例）
3.3 當(dāng)前線程的中斷標(biāo)識為true，是不是線程就立刻停止？
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否，僅僅設(shè)置了一個中斷狀態(tài)
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看看中斷是否會立即停止這個300的線程。否，雖然中斷標(biāo)志位變了。但是i一直輸完300次，才最終停止。
對上面的代碼稍作改變，如下：↓↓↓
package com.szh.demo.interrupt;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class InterruptDemo5 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 300; i++) {System.out.println("--------- " + i);}System.out.println("after t1.interrupt()---第2次---- " + Thread.currentThread().isInterrupted());}, "t1");t1.start();System.out.println("before t1.interrupt()---- " + t1.isInterrupted());try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(2);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}t1.interrupt();System.out.println("after t1.interrupt()---第1次--- " + t1.isInterrupted());try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("after t1.interrupt()---第3次--- " + t1.isInterrupted());} }在輸出結(jié)果中，我們可以看到和我們預(yù)想的都一樣，只有最后一行輸出，t1線程它自己不是已經(jīng)打斷了嗎？那中斷標(biāo)識就應(yīng)該是 true 啊？為什么變成了false？？？
原因是上面的代碼中，t1線程打印300次i，而最后一行輸出代碼是在2000ms之后的，t1線程是完全可以在這個時間內(nèi)完成300次i的打印工作，所以程序運(yùn)行到最后一行輸出，t1線程已經(jīng)結(jié)束死亡了，再根據(jù) interrupt 方法api中的這句話：
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中斷不存在的線程不需要任何效果。
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我們就懂了，中斷不存在的線程沒什么意義的，所以這里的中斷標(biāo)識自然就恢復(fù)成了默認(rèn)值 false。
3.4 在3.3中斷程序的基礎(chǔ)上，添加sleep睡眠
package com.szh.demo.interrupt;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class InterruptDemo6 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {while (true) {if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 中斷標(biāo)識位：" +Thread.currentThread().isInterrupted() + " 線程終止....");break;}try {Thread.sleep(200);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("---- hello InterruptDemo6");}}, "t1");t1.start();try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}new Thread(() -> {t1.interrupt();}, "t2").start();} }這個程序是停不下來的，我是不想耗費(fèi)太多CPU資源，手動停止了。?
原因就是：
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如果該線程阻塞的調(diào)用wait() ， wait(long) ，或wait(long, int)的方法Object類，或者在join() ， join(long) ， join(long, int) ， sleep(long) ，或sleep(long, int) ，這個類的方法，那么它的中斷狀態(tài)將被清除，并且將收到一個InterruptedException 。
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所以這個時候線程t1的中斷標(biāo)識位被清除，恢復(fù)成了false，那么久永遠(yuǎn)也停不下來了。
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如何修改上面的代碼，使得程序正常運(yùn)行停止呢？? ?→?
3.5 靜態(tài)方法public static?boolean?interrupted()
靜態(tài)方法，Thread.interrupted();判斷線程是否被中斷，并清除當(dāng)前中斷狀態(tài)這個方法做了兩件事：1 返回當(dāng)前線程的中斷狀態(tài)? ? 2 將當(dāng)前線程的中斷狀態(tài)設(shè)為false（這個方法有點(diǎn)不好理解，因為連續(xù)調(diào)用兩次的結(jié)果可能不一樣。）
package com.szh.demo.interrupt;public class InterruptDemo7 {public static void main(String[] args) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.interrupted());System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.interrupted());System.out.println("-----1");Thread.currentThread().interrupt();//中斷標(biāo)志位設(shè)置為trueSystem.out.println("-----2");System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.interrupted());System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.interrupted());} }前兩次調(diào)用沒啥說的，因為main主線程并沒有中斷，第三次調(diào)用的時候，因為上面已經(jīng) interrupt 了，所以被中斷了，這里中斷標(biāo)識位肯定就是 true。此時這個靜態(tài)方法在中斷之后第一次調(diào)用（返回當(dāng)前線程的中斷狀態(tài)，被中斷了就是true；第二件事，將當(dāng)前線程的中斷標(biāo)識重置為false）。所以當(dāng)最后一行再次調(diào)用它的時候，就是false了。?
看一下這個靜態(tài)方法的源碼：↓↓↓? ? 在那個isInterrupt實例方法中傳入的 一個布爾值，而這個值就是 是否清除中斷標(biāo)識位，false表示不清除，true表示清除（即將線程的中斷標(biāo)識位清除重新設(shè)置為false）。
這兩個方法在底層都調(diào)用了native方法isInterrupted。? 只不過傳入?yún)?shù)ClearInterrupted一個傳參傳了true，一個傳了false。
靜態(tài)方法interrupted() 中true表示清空當(dāng)前中斷狀態(tài)。? 實例方法isInterrupted 則不會。
4.LockSupport
用于創(chuàng)建鎖和其他同步類的基本線程阻塞原語。
這個類與每個使用它的線程相關(guān)聯(lián)，一個許可證（在Semaphore類的意義上）。 如果許可證可用，則呼叫park將park返回，在此過程中消耗它; 否則可能會阻止。 致電unpark使許可證可用，如果尚不可用。 （與信號量不同，許可證不能累積，最多只有一個。）
核心就是park()和unpark()方法
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park()方法是阻塞線程
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unpark()方法是解除阻塞線程
4.1 線程的等待喚醒機(jī)制
使用Object中的wait()方法讓線程等待，使用Object中的notify()方法喚醒線程。（有局限性）
使用JUC包中Condition的await()方法讓線程等待，使用signal()方法喚醒線程。（有局限性）
LockSupport類可以阻塞當(dāng)前線程以及喚醒指定被阻塞的線程。
4.2 wait、notify
package com.szh.demo.locksupport;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class LockSupportDemo1 {public static void main(String[] args) {final Object obj = new Object();new Thread(() -> {synchronized (obj) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- come in");try {obj.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- 被喚醒了");}, "t1").start();try {TimeUnit.SECONDS.sleep(3L);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}new Thread(() -> {synchronized (obj) {obj.notify();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- 發(fā)出通知");}}, "t2").start();} }異常情況1：將 synchronized 同步代碼塊對應(yīng)的代碼注釋掉。?
package com.szh.demo.locksupport;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class LockSupportDemo1 {public static void main(String[] args) {final Object obj = new Object();new Thread(() -> {//synchronized (obj) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- come in");try {obj.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- 被喚醒了");}, "t1").start();try {TimeUnit.SECONDS.sleep(3L);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}new Thread(() -> {//synchronized (obj) {obj.notify();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- 發(fā)出通知");//}}, "t2").start();} }異常情況2：將wait和notify順序調(diào)換。?
package com.szh.demo.locksupport;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class LockSupportDemo1 {public static void main(String[] args) {final Object obj = new Object();new Thread(() -> {try {TimeUnit.SECONDS.sleep(3L);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}synchronized (obj) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- come in");try {obj.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- 被喚醒了");}, "t1").start();// try { // TimeUnit.SECONDS.sleep(3L); // } catch (InterruptedException e) { // e.printStackTrace(); // }new Thread(() -> {synchronized (obj) {obj.notify();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- 發(fā)出通知");}}, "t2").start();} }小總結(jié)
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線程先要獲得并持有鎖，必須在鎖塊（synchronized或lock）中
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必須要先等待后喚醒，線程才能夠被喚醒。要保證先wait，后notify才OK。
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wait和notify方法必須要在同步塊或者方法里面，且成對出現(xiàn)使用。
4.3 await、signal
package com.szh.demo.locksupport;import javax.swing.*; import java.util.concurrent.TimeUnit; import java.util.concurrent.locks.Condition; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class LockSupportDemo2 {private static Lock lock = new ReentrantLock();private static Condition condition = lock.newCondition();public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {lock.lock();try {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- come in");condition.await();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- 被喚醒了");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}}, "t1").start();try {TimeUnit.SECONDS.sleep(1L);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}new Thread(() -> {lock.lock();try {condition.signal();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- 發(fā)出通知");} finally {lock.unlock();}}, "t2").start();} }異常情況1：將對應(yīng)的加鎖解鎖的代碼注釋掉，報錯信息和第一個案例是一樣的。?
異常情況2：先進(jìn)行 signal，再進(jìn)行 await，報錯信息和第一個案例是一樣的。?
小總結(jié)
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線程先要獲得并持有鎖，必須在鎖塊（synchronized或lock）中
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必須要先等待后喚醒，線程才能夠被喚醒。一定要先await后signal，不能反了
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Condition中的線程等待和喚醒方法，需要先獲取鎖
4.4 park、unpark
調(diào)用LockSupport.park()時，發(fā)現(xiàn)它調(diào)用了unsafe類，并且默認(rèn)傳了一個0。
permit默認(rèn)是零，所以一開始調(diào)用park()方法，當(dāng)前線程就會阻塞，直到別的線程將當(dāng)前線程的permit設(shè)置為1時，park方法會被喚醒，然后會將permit再次設(shè)置為零并返回。
調(diào)用LockSupport.unpark();時，也調(diào)用了unsafe類。
調(diào)用unpark(thread)方法后，就會將thread線程的許可permit設(shè)置成1(注意多次調(diào)用unpark方法，不會累加，permit值還是1)會自動喚醒thread線程，即之前阻塞中的LockSupport.park()方法會立即返回。
解決上面兩個案例的第一個問題：必須放在鎖塊中，LockSupport不需要這樣做。?
package com.szh.demo.locksupport;import java.util.concurrent.TimeUnit; import java.util.concurrent.locks.LockSupport;public class LockSupportDemo3 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- come in");LockSupport.park();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- 被喚醒了");}, "t1");t1.start();try {TimeUnit.SECONDS.sleep(2L);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}new Thread(() -> {LockSupport.unpark(t1);System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- 發(fā)出通知");}, "t2").start();} }解決上面兩個案例的第一個問題：必須先等待，后喚醒，LockSupport不需要這樣做，先喚醒后等待照樣OK。?
package com.szh.demo.locksupport;import java.util.concurrent.TimeUnit; import java.util.concurrent.locks.LockSupport;public class LockSupportDemo3 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {try {TimeUnit.SECONDS.sleep(3L);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- come in " + System.currentTimeMillis());LockSupport.park();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- 被喚醒了 " + System.currentTimeMillis());}, "t1");t1.start();new Thread(() -> {LockSupport.unpark(t1);System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- 發(fā)出通知");}, "t2").start();} }這里會先執(zhí)行t2線程的unpark方法，此時t1線程手中就有了一張許可證，當(dāng)t1線程睡眠3秒之后，執(zhí)行代碼，走到park方法不會再阻塞，直接拿出許可證，繼續(xù)向下執(zhí)行，所以看代碼的花費(fèi)時間就知道，這里的park是無效沒有阻塞的。?
jdk官方文檔中說了，與信號量不同，許可證不能累積，最多只有一個。
老子就不信這個邪，我非得給你來兩個許可證，看看下面的代碼。
package com.szh.demo.locksupport;import java.util.concurrent.TimeUnit; import java.util.concurrent.locks.LockSupport;public class LockSupportDemo3 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {try {TimeUnit.SECONDS.sleep(3L);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- come in " + System.currentTimeMillis());LockSupport.park();LockSupport.park();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- 被喚醒了 " + System.currentTimeMillis());}, "t1");t1.start();new Thread(() -> {LockSupport.unpark(t1);LockSupport.unpark(t1);System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " --- 發(fā)出通知");}, "t2").start();} }可以看到，代碼卡在這里了，這是因為你雖然發(fā)了兩個許可證，但是最多只能持有一個，那么當(dāng)?shù)诙蝡ark嘗試再去獲取許可證時，已經(jīng)不可能了，因為t1線程手中的那個許可證已經(jīng)被第一次park的時候消費(fèi)掉了。
當(dāng)調(diào)用park方法時如果有憑證，則會直接消耗掉這個憑證然后正常退出；如果無憑證，就必須阻塞等待憑證可用。
而unpark則相反， 它會增加一個憑證， 但憑證最多只能有1個， 累加無效。?
針對park和unpark方法的代碼實測結(jié)論：
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Java——聊聊JUC中的线程中断机制 LockSupport的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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