線程中斷 interrupt 和 LockSupport

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本文章將要介紹的內容有以下幾點，讀者朋友也可先自行思考一下相關問題： 1. 線程中斷 interrupt 方法怎麼理解，意思就是線程中斷了嗎？那當前線程還能繼續執行嗎？ 2. 判斷線程是否中斷的方法有幾個，它們之間有什麼區別？ 3. LockSupport的 park/unpark 和 wait/n ...


本文章將要介紹的內容有以下幾點，讀者朋友也可先自行思考一下相關問題：

  1. 線程中斷 interrupt 方法怎麼理解，意思就是線程中斷了嗎？那當前線程還能繼續執行嗎？
  2. 判斷線程是否中斷的方法有幾個，它們之間有什麼區別？
  3. LockSupport的 park/unpark 和 wait/notify 有什麼區別？
  4. sleep 方法是怎麼響應中斷的？
  5. park 方法又是怎麼響應中斷的？

線程中斷相關方法

線程中和中斷相關的方法有三個，分別介紹如下：

1） interrupt

我們一般都說這個方法是用來中斷線程的，那麼這個中斷應該怎麼理解呢？ 就是說把當前正在執行的線程中斷掉，不讓它繼續往下執行嗎？

其實，不然。 此處，說的中斷僅僅是給線程設置一個中斷的標識（設置為true），線程還是會繼續往下執行的。而線程怎麼停止，則需要由我們自己去處理。 一會兒會用代碼來說明這個。

2） isInterrupted

判斷當前線程的中斷狀態，即判斷線程的中斷標識是true還是false。 註意，這個方法不會對線程原本的中斷狀態產生任何影響。

3） interrupted

也是判斷線程的中斷狀態的。但是，需要註意的是，這個方法和 isInterrupted 有很大的不同。我們看下它們的源碼：

public boolean isInterrupted() {  
    return isInterrupted(false);  
}

public static boolean interrupted() {  
    return currentThread().isInterrupted(true);  
}
//調用同一個方法，只是傳參不同
private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);

首先 isInterrupted 方法是線程對象的方法，而 interrupted 是Thread類的靜態方法。

image

其次，它們都調用了同一個本地方法 isInterrupted，不同的只是傳參的值，這個參數代表的是，是否要把線程的中斷狀態清除（清除即不論之前的中斷狀態是什麼值，最終都會設置為false）。

因此，interrupted 靜態方法會把原本線程的中斷狀態清除，而 isInterrupted 則不會。所以，如果你調用兩次 interrupted 方法，第二次就一定會返回false，除非中間又被中斷了一次。

下麵證明一下 interrupt 方法只是設置一個中斷狀態，而不是使當前線程中斷運行:

public class TestFlag {
    static volatile boolean flag = true;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        Thread t = new Thread(new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("線程中斷標誌:"+Thread.currentThread().isInterrupted());
                while (flag){

                }
                System.out.println("標誌flag為:" + flag);
                System.out.println("線程中斷標誌:"+Thread.currentThread().isInterrupted());
                System.out.println("我還在繼續執行");
            }
        });

        t.start();
        Thread.sleep(100);
        flag = false;
        t.interrupt();
    }
}

運行結果：

線程中斷標誌:false
標誌flag為:false
線程中斷標誌:true
我還在繼續執行

當線程啟動，還沒調用中斷方法時，中斷狀態為false，然後調用中斷方法，並把flag設置為false。此時，run方法跳出while死迴圈。我們會發現線程的中斷狀態為true，但是線程還是會繼續往下執行，直到執行結束。

sleep 響應中斷

線程中常用的阻塞方法，如sleep，join和wait 都會響應中斷，然後拋出一個中斷異常 InterruptedException。但是，註意此時，線程的中斷狀態會被清除。所以，當我們捕獲到中斷異常之後，應該保留中斷信息，以便讓上層代碼知道當前線程中斷了。通常有兩種方法可以做到。

一種是，捕獲異常之後，再重新拋出異常，讓上層代碼知道。另一種是，在捕獲異常時，通過 interrupt 方法把中斷狀態重新設置為true。

下麵，就以sleep方法為例，捕獲中斷異常，然後重新設置中斷狀態：

public class TestInterrupt {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        Thread t = new Thread(new Runnable() {
            private int count = 0;
            @Override
            public void run() {
                try {
                    count = new Random().nextInt(1000);
                    count = count * count;
                    System.out.println("count:"+count);
                    Thread.sleep(5000);
                } catch (Exception e) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"線程第一次中斷標誌："+Thread.currentThread().isInterrupted());
                    //重新把線程中斷狀態設置為true，以便上層代碼判斷
                    Thread.currentThread().interrupt();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"線程第二次中斷標誌："+Thread.currentThread().isInterrupted());
                }
            }
        });

        t.start();

        Thread.sleep(100);
        t.interrupt();
    }
}

結果：

count:208849
Thread-0線程第一次中斷標誌：false
Thread-0線程第二次中斷標誌：true

LockSupport方法介紹

LockSupport 方法中重要的兩個方法就是park 和 unpark 。

park和interrupt中斷

park方法可以阻塞當前線程，如果調用unpark方法或者中斷當前線程，則會從park方法中返回。

park方法對中斷方法的響應和 sleep 有一些不太一樣。它不會拋出中斷異常，而是從park方法直接返回，不影響線程的繼續執行。我們看下代碼：

public class LockSupportTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = new Thread(new ParkThread());
        t.start();
        Thread.sleep(100); //①
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"開始喚醒阻塞線程");
        t.interrupt();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"結束喚醒");

    }
}

class ParkThread implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"開始阻塞");
        LockSupport.park();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"第一次結束阻塞");
        LockSupport.park();
        System.out.println("第二次結束阻塞");
    }
}

列印結果如下：

Thread-0開始阻塞
main開始喚醒阻塞線程
main結束喚醒
Thread-0第一次結束阻塞
第二次結束阻塞

當調用interrupt方法時，會把中斷狀態設置為true，然後park方法會去判斷中斷狀態，如果為true，就直接返回，然後往下繼續執行，並不會拋出異常。註意，這裡並不會清除中斷標誌。

unpark

unpark會喚醒被park的指定線程。但是，這裡要說明的是，unpark 並不是簡單的直接去喚醒被park的線程。看下JDK的解釋：

unpark只是給當前線程設置一個許可證。如果當前線程已經被阻塞了（即調用了park），則會轉為不阻塞的狀態。如若不然，下次調用park方法的時候也會保證不阻塞。這句話的意思，其實是指，park和unpark的調用順序無所謂，只要unpark設置了這個許可證，park方法就可以在任意時刻消費許可證，從而不會阻塞方法。

還需要註意的是，許可證最多只有一個，也就是說，就算unpark方法調用多次，也不會增加許可證。 我們可以通過代碼驗證，只需要把上邊代碼修改一行即可：

//LockSupportTest類
//原代碼
t.interrupt();
//修改為
LockSupport.unpark(t);
LockSupport.unpark(t);

就會發現，只有第一次阻塞會被喚醒，但是第二次依然會繼續阻塞。結果如下：

Thread-0開始阻塞
main開始喚醒阻塞線程
main結束喚醒
Thread-0第一次結束阻塞

另外，在此基礎上，把主線程的sleep方法去掉（代碼中①處），讓主線程先運行，也就是有可能先調用unpark方法，然後子線程才開始調用park方法阻塞。我們會發現，出現以下結果，證明瞭上邊我說的park方法和unpark不分先後順序，park方法可以隨時消費許可證。

main開始喚醒阻塞線程
main結束喚醒
Thread-0開始阻塞
Thread-0第一次結束阻塞

park/unpark和 wait/notify區別

瞭解了 park/unpark的用法之後，想必你也能分析出來它們和 wait、notify有什麼不同之處了。

1) wait和notify方法必須和同步鎖 synchronized一塊兒使用。而park/unpark使用就比較靈活了，沒有這個限制，可以在任何地方使用。

2) park/unpark 使用時沒有先後順序，都可以使線程不阻塞（前面代碼已驗證）。而wait必須在notify前先使用，如果先notify，再wait，則線程會一直等待。

3) notify只能隨機釋放一個線程，並不能指定某個特定線程，notifyAll是釋放鎖對象中的所有線程。而unpark方法可以喚醒指定的線程。

4) 調用wait方法會使當前線程釋放鎖資源，但使用的前提是必須已經獲得了鎖。 而park不會釋放鎖資源。（以下代碼驗證）

public class LockSyncTest {
    private static Object lock = new Object();
    //保存調用park的線程，以便後續喚醒
    private static Thread parkedThread;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        Thread t1 = new Thread(()->{
             synchronized (lock){
                 System.out.println("unpark前");
                 LockSupport.unpark(parkedThread);
                 System.out.println("unpark後");
             }
        });

        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //和t1線程用同一把鎖時，park不會釋放鎖資源，若換成this鎖，則會釋放鎖
                synchronized (lock){
                    System.out.println("park前");
                    parkedThread = Thread.currentThread();
                    LockSupport.park();
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("park後");
                }
            }
        });

        t2.start();
        Thread.sleep(100);
        t1.start();

    }
}
//列印結果
//park前

以上代碼，會一直卡在t2線程，因為park不會釋放鎖，因此t1也無法執行。

如果把t2的鎖換成this鎖，即只要和t1不是同一把鎖，則t1就會正常執行，然後把t2線程喚醒。列印結果如下：

park前
unpark前
unpark後
park後

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