四、LockSupport与线程中断
一、线程中断机制
1、什么是中断
1、中断可以理解为线程的一个标志位,它表示了一个运行中的线程是否被其他线程进行了中断操作。中断好比其他线程对该线程打了一个招呼,其他线程通过调用该线程的
interrupt
方法对其进行中断操作,同时该线程可以调用isInterrupted
来感知其他线程对其自身的中断操作,从而做出响应。2、调用
interrupt方法仅仅是将线程对象的中断标识设置成true
,每个线程对象中都有一个中断标识位,用于表示线程是否被中断,该标识位true表示中断,false表示未中断
。3、另外,同样可以调用
Thread
的静态方法interrupted
对当前线程进行中断操作,该方法会清除中断标志位。3、注意:当抛出
InterruptedException
的时候,会清除中断标志位,也就是说在调用isInterrupted
会返回fasle
。
2、中断的相关方法
1、
public void interrupt()
:仅仅是设置线程的中断状态为true,不会停止线程,需要注意如下两点:
当对一个线程调用interrupt方法时,如果被打断线程处于被阻塞状态(如:
sleep、wait、join
等状态),会导致被打断的线程抛出InterruptedException
,退出被阻塞状态,并清除打断标记
;如果被打断的线程处于活跃状态,则会将线程的中断标识设置为
true
,被设置中断标识的线程将继续运行,不受影响;因此interrupt并不能真正的中断线程,需要设置为中断标识的线程自己进行处理,才能中断线程。park的线程被打断,也会设置
打断标记
。2、
public static boolean interrupted()
:Thread类的静态方法,判断线程是否被中断,并清除当前中断标识位
,这个方法干了两件事:
返回当前线程的中断状态
。
将当前线程的中断状态设置为false
。3、
public boolean isInterrupted()
:获取线程中断标识位的当前值,用于判断当前线程是否被中断,默认是false。
3、中断线程的几种方法
1、通过一个
volatile
变量实现2、通过
AtomicBoolean
原子类实现3、通过Thread类自带的中断方法实现
/*** @Date: 2022/7/18* 通过volatile中断停止线程*/
public class Inter1 {static volatile boolean flag = false;public static void main(String[] args) throws InterruptedException {new Thread(() -> {while (true) {try {Thread.sleep(200);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}if (flag) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "停止运行,flag为:" + flag);break;}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在运行,flag为:" + flag);}}, "t1").start();Thread.sleep(1000);new Thread(() -> {flag = true;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "将flag修改为:" + true);}, "t2").start();}
}
/*** 运行结果如下:* t1正在运行,flag为:false* t1正在运行,flag为:false* t1正在运行,flag为:false* t1正在运行,flag为:false* t2将flag修改为:true* t1停止运行,flag为:true*/
/*** @Date: 2022/7/18* 通过AtomicBoolean中断停止线程*/
public class Inter2 {static AtomicBoolean flag = new AtomicBoolean(false);public static void main(String[] args) throws InterruptedException {new Thread(() -> {while (true) {try {Thread.sleep(200);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}if (flag.get()) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "停止运行,flag为:" + flag);break;}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在运行,flag为:" + flag);}}, "t1").start();Thread.sleep(1000);new Thread(() -> {flag.compareAndSet(false, true);System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "将flag修改为:" + true);}, "t2").start();}
}
/*** 运行结果如下:* t1正在运行,flag为:false* t1正在运行,flag为:false* t1正在运行,flag为:false* t1正在运行,flag为:false* t2将flag修改为:true* t1停止运行,flag为:true*/
/*** @Date: 2022/7/18* 通过Thread中断API停止线程*/
public class Inter3 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {while (true) {if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "停止运行,中断标识位为:" + Thread.currentThread().isInterrupted());break;}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在运行,中断标识位为" + Thread.currentThread().isInterrupted());}}, "t1");t1.start();new Thread(() -> {//打断t1线程t1.interrupt();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "将t1线程的中断标识位设置为:" + true);}, "t2").start();}
}
/*** 运行结果如下:* t1正在运行,中断标识位为false* t1正在运行,中断标识位为false* t1正在运行,中断标识位为false* t1正在运行,中断标识位为false* t2将t1线程的中断标识位设置为:true* t1停止运行,中断标识位为:true*/
4、interrupt与isInterrupted的源码
1、interrupt方法:
2、isInterrupted方法:
5、interrupt被清除中断标识的情况
1、如果被打断线程处于被阻塞状态(如:
sleep、wait、join
等状态),会导致被打断的线程抛出InterruptedException
,退出被阻塞状态,并清除打断标记
/*** @Date: 2022/7/18* 线程处于sleep、wait、join等状态被打断,抛出InterruptedException,并清除中断标识*/
public class Inter4 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(() -> {while (true) {try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "出现异常后,中断标识位为:" + Thread.currentThread().isInterrupted());/*** 当出现InterruptedException异常的时候,中断标识被清除(false),导出程序无法停止,进入死循环* Thread.currentThread().interrupt();再次将中断标识设置为true*/Thread.currentThread().interrupt();e.printStackTrace();}if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "停止运行,中断标识位为:" + Thread.currentThread().isInterrupted());break;}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在运行,中断标识位为" + Thread.currentThread().isInterrupted());}}, "t1");t1.start();Thread.sleep(1000);new Thread(() -> {//打断t1线程t1.interrupt();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "将t1线程的中断标识位设置为:" + true);}, "t2").start();}
}
/*** 运行结果如下:可以看到出现异常后,中断标识为false,如果不再打断一次,程序不会停止,会死循环* t1正在运行,中断标识位为false* t1正在运行,中断标识位为false* t1正在运行,中断标识位为false* t1正在运行,中断标识位为false* t2将t1线程的中断标识位设置为:true* t1出现异常后,中断标识位为:false* t1停止运行,中断标识位为:true* java.lang.InterruptedException: sleep interrupted* at java.lang.Thread.sleep(Native Method)* at com.itan.interrupt.Inter4.lambda$main$0(Inter4.java:14)* at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)*/
二、LockSupport
1、概述
1、LockSupport用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。是一个线程阻塞工具类,所有的方法都是静态方法,可以让线程任意位置阻塞,阻塞之后有对应的唤醒方法,
底层调用Unsafe中的native代码
。2、LockSupport类使用了一种名为permit(许可)的概念来做到
阻塞和唤醒线程的功能
,每个线程都有一个许可(permit,最多只有一个,重复unpark不会累加凭证
),它只有两个值1和0,默认是0。3、
当调用LockSupport.park时,表示当前线程将会等待,直至获得许可,当调用LockSupport.unpark时,必须把等待获得许可的线程作为参数进行传递,好让此线程继续运行
。
2、让线程等待和唤醒的方法
1、使用Object中的wait方法让线程等待,使用notify方法唤醒线程。
2、使用JUC包中Condition的await方法让线程等待,使用signal方法唤醒线程。
3、LockSupport类可以阻塞当前线程以及唤醒指定的被阻塞的线程。
3、wait和notify方法实现线程等待和唤醒
1、调用wait方法使得线程等待某个条件满足,线程在等待时会被挂起,当其他线程的运行使得这个条件满足时,其它线程会调用notify或者notifyAll方法来唤醒挂起的线程。
2、
只能在同步方法或者同步块中使用,否则在运行时抛出IllegalMonitorStateExeception异常
。3、
使用wait方法挂起期间,线程会释放锁。这是因为,如果没有释放锁,那么其它线程就无法进入对象的同步方法或者同步块中,那么就无法执行notify方法或notifyAll方法来唤醒挂起的线程,造成死锁
。4、
wait和notify必须成对出现使用,先wait后notify才有效
。
/*** @Date: 2022/7/20* 正确使用wait与notify实现线程等待与唤醒*/
@Slf4j
public class LockSupportTest1 {public static void main(String[] args) {Object objectLock = new Object(); //同一把锁,类似资源类new Thread(() -> {log.info(Thread.currentThread().getName() + "开始执行");synchronized (objectLock) {try {//等待objectLock.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}log.info(Thread.currentThread().getName() + "线程被唤醒了");}, "t1").start();try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}new Thread(() -> {synchronized (objectLock) {//唤醒objectLock.notify();}}, "t2").start();}
}
/*** 运行结果如下:t1线程在运行2后被t2线程唤醒继续执行* 23:49:21.669 [t1] INFO com.itan.locksupport.LockSupportTest1 - t1开始执行* 23:49:23.667 [t1] INFO com.itan.locksupport.LockSupportTest1 - t1线程被唤醒了*/
4、Condition接口的await和signal方法
1、Condition是一个多线程协调通信的工具类,可以让某些线程一起等待某个条件(condition),只有满足条件时,线程才会被唤醒。
2、
Condition对象是由Lock对象(调用Lock对象的newCondition方法)创建的,也就是说Condition是依赖Lock对象的
。3、
当调用await方法后,当前线程会释放锁并在此等待,而其他线程调用Condition对象signal方法,通知当前线程后,当前线程才从await方法返回,并且在返回前已经获取了锁
。4、
在调用方法前必须获取到锁,否则会抛出IllegalMonitorStateExeception异常
。
/*** @Date: 2022/7/20* 正确使用Condition实现线程等待与唤醒*/
@Slf4j
public class LockSupportTest2 {public static void main(String[] args) {//创建Lock对象Lock lock = new ReentrantLock();//通过lock.newCondition创建Condition对象Condition condition = lock.newCondition();new Thread(() -> {//加锁lock.lock();try {log.info(Thread.currentThread().getName() + "开始执行");//等待condition.await();log.info(Thread.currentThread().getName() + "线程被唤醒了");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {//释放锁lock.unlock();}}, "t1").start();try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}new Thread(() -> {//加锁lock.lock();try {//唤醒condition.signal();log.info(Thread.currentThread().getName() + "线程通知唤醒");} finally {//释放锁lock.unlock();}}, "t2").start();}
}
/*** 运行结果如下:t1线程在运行2后被t2线程唤醒继续执行* 00:15:13.357 [t1] INFO com.itan.locksupport.LockSupportTest2 - t1开始执行* 00:15:15.364 [t2] INFO com.itan.locksupport.LockSupportTest2 - t2线程通知唤醒* 00:15:15.364 [t1] INFO com.itan.locksupport.LockSupportTest2 - t1线程被唤醒了*/
5、LockSupport类中的park和unpark方法
1、阻塞方法:
park()阻塞当前线程或park(Object blocker)阻塞传入的具体线程
由于permit默认是0,所以一开始调用park()方法,当前线程就会阻塞,直到别的线程将当前线程的permit设置为1时,park方法会被唤醒,然后会将permit再次设置为零并返回。
2、唤醒方法:
unpark(Thread thread)唤醒处于阻塞状态的指定线程
调用unpark(thread)方法后,就会将thread线程的许可permit设置成1(
注意多次调用unpark方法,不会累加,permit值还是1
)会自动唤醒thread线程,即之前阻塞中的LockSupport.park()方法会立即返回。3、
相对于前面两种方法,LockSupport无需加锁就能实现等待和唤醒
。4、
LockSupport不仅支持先等待后唤醒,而且也支持先唤醒后等待,如果是先唤醒,就不会再阻塞线程的执行了
。
/*** @Date: 2022/7/20* 正确使用LockSupport实现线程等待与唤醒*/
@Slf4j
public class LockSupportTest3 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {log.info(Thread.currentThread().getName() + "开始执行");//等待LockSupport.park();log.info(Thread.currentThread().getName() + "线程被唤醒了");}, "t1");t1.start();try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}new Thread(() -> {log.info(Thread.currentThread().getName() + "线程通知唤醒");//唤醒LockSupport.unpark(t1);}, "t2").start();}
}
/*** 运行结果如下:t1线程在运行2后被t2线程唤醒继续执行* 23:52:53.771 [t1] INFO com.itan.locksupport.LockSupportTest3 - t1开始执行* 23:52:55.767 [t2] INFO com.itan.locksupport.LockSupportTest3 - t2线程通知唤醒* 23:52:55.768 [t1] INFO com.itan.locksupport.LockSupportTest3 - t1线程被唤醒了*/
6、总结
1、使用Object类中wait、notify方法让线程等待和唤醒,以及Condition接口中await、signal方法让线程等待和唤醒的前提:
线程首先要获得并持有锁,必须在synchronized或lock中
。
必须要先等待后唤醒,线程才能被唤醒
。2、LockSupport无需加锁就能实现等待和唤醒,不仅支持先等待后唤醒,而且也支持先唤醒后等待,如果是先唤醒,就不会再阻塞线程的执行了。
3、
对LockSupport唤醒两次后阻塞两次,最终还会阻塞线程的解释:
因为permit的数量最多为1,连续调用两次unpark和调用一次unpark效果一样,只会增加一个凭证。
连续调用两次park却需要消费两个凭证,因此凭证不够,阻塞线程。
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