05.LockSupport与线程中断

本笔记来源于：尚硅谷JUC并发编程（对标阿里P6-P7）
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文章来自：
https://www.yuque.com/gongxi-wssld/csm31d/ln0mq1w7wp1oy99g
https://www.yuque.com/liuyanntes/vx9leh/fpy93i
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脑图

本地：
尚硅谷JUC并发编程

在线：
尚硅谷JUC并发编程

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1、 线程中断机制

1.1 阿里蚂蚁金服面试题

void	interrupt()	中断此线程
static boolean	interrupted()	测试当前线程是否已被中断
boolean	isInterrupted()	测试此线程是否已经被中断

• 三个方法了解过吗？用在哪？
• 如何停止一个运行中的线程？
• 如何中断一个运行中的线程？？

1.2 什么是中断机制?

首先
一个线程不应该由其他线程来强制中断或停止，而是应该由线程自己自行停止。
所以，Thread.stop, Thread.suspend, Thread.resume 都已经被废弃了。

其次
在Java中没有办法立即停止一条线程，然而停止线程却显得尤为重要，如取消一个耗时操作。
因此，Java提供了一种用于停止线程的协商机制——中断。
中断只是一种协作协商机制，Java没有给中断增加任何语法，中断的过程完全需要程序员自己实现。
若要中断一个线程，你需要手动调用该线程的interrupt方法，该方法也仅仅是将线程对象的中断标识设成true；
接着你需要自己写代码不断地检测当前线程的标识位，如果为true，表示别的线程要求这条线程中断，此时究竟该做什么需要你自己写代码实现。
每个线程对象中都有一个标识，用于表示线程是否被中断；该标识位为true表示中断，为false表示未中断；
通过调用线程对象的interrupt方法将该线程的标识位设为true；可以在别的线程中调用，也可以在自己的线程中调用。

• eg.顾客在无烟餐厅中吸烟，服务员希望他别吸烟了，不是强行停止他吸烟，而是给他的标志位打为true，具体的停止吸烟还是要顾客自己停止。（体现了协商机制）

1.3 中断的相关API方法之三大方法说明

public void interrupt()	实例方法，实例方法interrupt()仅仅是设置线程的中断状态为true，发起一个协商而不会立刻停止线程
public static boolean interrupted()	静态方法，Thread.interrupted();判断线程是否被中断，并清除当前中断状态这个方法做了两件事：1 返回当前线程的中断状态2 将当前线程的中断状态设为false（这个方法有点不好理解，因为连续调用两次的结果可能不一样。）
public boolean isInterrupted()	实例方法，判断当前线程是否被中断（通过检查中断标志位）

1.4 大厂面试题：如何使用中断标识停止线程？

1如何停止中断运行中的线程？

① 通过一个volatile变量实现

• volatile保证了可见性，t2修改了标志位后能马上被t1看到

public class interruptDemo {
    static volatile boolean isStop = false;

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()->{
            while(true){
                if(isStop){//如果这个标志位被其他线程改为true了
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t isStop被修改为true，程序终止");
                    break;
                }
                System.out.println("t1 ------hello volatile");//----------------------如果没停止，那就一直打印
            }
        },"t1").start();

        try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(20);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}

        new Thread(()->{
            isStop = true;
        },"t2").start();
    }
}
//--
//t1 ------hello volatile
//t1 ------hello volatile
//t1 ------hello volatile
//t1 ------hello volatile
//t1 ------hello volatile
//t1 ------hello volatile
//t1 ------hello volatile
//t1   isStop被修改为true，程序终止

② 通过AtomicBoolean（原子布尔型）

public class interruptDemo {

    static AtomicBoolean atomicBoolean = new AtomicBoolean(false);

    public static void main(String[] args) {
        m1_volatile();
    }

    public static void m1_volatile() {
        new Thread(()->{
            while(true){
                if(atomicBoolean.get()){//如果这个标志位被其他线程改为true了
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t isStop被修改为true，程序终止");
                    break;
                }
                System.out.println("t1 ------hello volatile");//----------------------如果没停止，那就一直打印
            }
        },"t1").start();

        try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(20);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}

        new Thread(()->{
            atomicBoolean.set(true);
        },"t2").start();
    }
}
//t1 ------hello volatile
//t1 ------hello volatile
//t1 ------hello volatile
//t1 ------hello volatile
//t1 ------hello volatile
//t1 ------hello volatile
//t1   isStop被修改为true，程序终止

③ 通过Thread类自带的中断api方法实现

//默认的中断标志位是false，然后被改为了true
public static void main(String[] args) {
	m1_volatile();
}

public static void m1_volatile() {
	Thread t1 = new Thread(() -> {
		while (true) {
			if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {//一旦发现中断标志位被修改
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t isInterrupted()被修改为true，程序终止");
				break;
			}
			System.out.println("t1 ------hello interrupt ");//----------------------如果没停止，那就一直打印
		}
	}, "t1");
	t1.start();

	try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(20);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}

	new Thread(()->{
		t1.interrupt();//把t1中断
	},"t2").start();
}

//t1 ------hello interrupt 
//t1 ------hello interrupt 
//t1 ------hello interrupt 
//t1 ------hello interrupt 
//t1 ------hello interrupt 
//t1 ------hello interrupt 
//t1 ------hello interrupt 
//t1 ------hello interrupt 
//t1 ------hello interrupt 
//t1   isInterrupted()被修改为true，程序终止

API源码分析

实例方法interrupt()，没有返回值

//Thread.java
public void interrupt() {
	if (this != Thread.currentThread())
		checkAccess();

	synchronized (blockerLock) {
		Interruptible b = blocker;
		if (b != null) {
			interrupt0();           // Just to set the interrupt flag----调用了interrupt0（）方法
			b.interrupt(this);
			return;
		}
	}
	interrupt0();
}

//Thread.java
    /* Some private helper methods */
    private native void setPriority0(int newPriority);
    private native void stop0(Object o);
    private native void suspend0();
    private native void resume0();
    private native void interrupt0();  //---------------------------调用了c底层
    private native void setNativeName(String name);

实例方法isInterrupted，返回布尔值

//Thread.java
public boolean isInterrupted() {
	return isInterrupted(false);
}

//Thread.java
private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);//也调用了c底层

说明

具体来说，当对一个线程，调用 interrupt() 时：
1. 如果线程处于正常活动状态，那么会将该线程的中断标志设置为 true，仅此而已。被设置中断标志的线程将继续正常运行，不受影响。所以， interrupt() 并不能真正的中断线程，需要被调用的线程自己进行配合才行。
2. 如果线程处于被阻塞状态（例如处于sleep, wait, join 等状态），在别的线程中调用当前线程对象的interrupt方法，那么线程将立即退出被阻塞状态（中断状态将被清除），并抛出一个InterruptedException异常。
3. （中断不活动的线程不会产生任何影响，看下面案例）

2 当前线程的中断标识为true，是不是线程就立刻停止？

• 否

  • 仅仅设置了一个中断状态

• 看看中断是否会立即停止这个300的线程

  • 否，虽然中断标志位变了。但是i一直在循环

public class InterruptDemo02 {
    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());
        
        t1.interrupt();
        
        try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(3);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
        System.out.println("after t1.interrupt()---第1次---"+t1.isInterrupted());
        
        try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
        System.out.println("after t1.interrupt()---第3次---"+t1.isInterrupted());
    }
}
//before t1.interrupt()----false
//---------0
//---------1
//---------2
//---------3
//....
//---------136
//after t1.interrupt()---第1次---true    ------此处中断标志位设置为了true,但是t1仍然在运行
//---------137
//---------298
//---------299
//after t1.interrupt()---第2次----true
//after t1.interrupt()---第3次---false//中断不活动的线程不会产生任何影响，线程结束后应该是自动变为了false

后手案例-深入

• 在我们基本中断程序的骨架上 + 一个sleep阻塞
• 中断异常 且 会导致程序无限循环，因为其回清楚中断标志位。

public class InterruptDemo03 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 =  new Thread(()->{
            while(true){
                if(Thread.currentThread().isInterrupted()){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+
                            "中断标志位："+Thread.currentThread().isInterrupted()+"程序终止");
                    break;
                }
                try {
                    Thread.sleep(200);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                    // Thread.currentThread().interrupt();  假如加了这个，程序可以终止，只会爆异常
                }
                System.out.println("-----hello InterruptDemo03");
            }
        },"t1");
        t1.start();
        try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
        new Thread(() -> t1.interrupt()).start();
    }
}
//爆异常了，并且程序一直在跑
//java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
//  at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
//-----hello InterruptDemo03
//-----hello InterruptDemo03
//-----hello InterruptDemo03
//......
//----------------------------
//---------加了Thread.currentThread().interrupt();
//java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
// at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
//  at com.zhang.admin.controller.InterruptDemo03.lambda$main$0(InterruptDemo03.java:15)
//  at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
//-----hello InterruptDemo03
//t1  中断标志位：true程序终止

• 前文

  1. 如果线程处于被阻塞状态（例如处于sleep, wait, join 等状态），在别的线程中调用当前线程对象的interrupt方法，那么线程将立即退出被阻塞状态（中断状态将被清除），并抛出一个InterruptedException异常。

/**
 * 1 中断标志位 默认是false
 * 2 t2 ----->t1发出了中断协商，t2调用t1.interrupt()，中断标志位true
 * 3 中断标志位true，正常情况下，程序停止，^-^
 * 4 中断标志位true，异常情况下，InterruptedException，将会把中断状态清除，并且将收到InterruptedException。中断标志位false导致无限循环。
 * 
 * 5 在catch块中，需要再次给中断标志位设置为true，2次调用停止
 */

sleep方法抛出InterruptedException后，中断标识也被清空置为false,我们在catch没有通过th.interrupt()方法再次将中断标志设置为true，这就导致无限循环了

小总结

• 中断只是一种协同机制，修改中断标识位仅此而已，而不是立刻stop打断

3 静态方法Thread.interrupted()，谈谈你的理解

api里的第二个

• public static boolean interrupted()
• 静态方法，Thread.interrupted();判断线程是否被中断，并清除当前中断状态这个方法做了两件事：
  • 1 返回当前线程的中断状态
  • 2 将当前线程的中断状态设为false（这个方法有点不好理解，因为连续调用两次的结果可能不一样。） |

public class InterruptDemo04 {
    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();//中断标志位设置为true
        System.out.println("-----2");
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+Thread.interrupted());
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+Thread.interrupted());
    }
}
//main  false
//main  false
//-----1
//-----2
//main  true
//main  false

看下源码，interrupted()对比isInterrupted()

public static boolean interrupted() {
		return currentThread().isInterrupted(true);
	}
	
private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);

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

private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);

• 他们在底层都调用了native方法isInterrupted。

• 只不过传入参数ClearInterrupted一个传参传了true，一个传了false。

  • 静态方法interrupted() 中true表示清空当前中断状态。
  • 实例方法isInterrupted 则不会。

2、LockSupport是什么

官方解释：用于创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。

核心就是park()和unpark()方法

• park()方法是阻塞线程
• unpark()方法是解除阻塞线程

3、线程等待唤醒机制

3种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Object中的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被阻塞的线程

①Object类中的wait和notify方法实现线程等待和唤醒

• 正常

public class LockSupportDemo
{
	public static void main(String[] args)
	{
		Object objectLock = new Object();

		new Thread(() -> {
			synchronized (objectLock) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t ---- come in");
				try {
					objectLock.wait();//----------------------这里先让他等待
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"---被唤醒了");
		},"t1").start();

		//暂停几秒钟线程
		try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3L); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }

		new Thread(() -> {
			synchronized (objectLock) {
				objectLock.notify();//-------------------------再唤醒它
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t ---发出通知");
			}
		},"t2").start();
	}
}
//t1   ---- come in
//t2   ---发出通知
//t1  ---被唤醒了

异常1—去掉synchronized

• 说明要使用wait和notify必须加synchronized

public class LockSupportDemo
{
	public static void main(String[] args)
	{
		Object objectLock = new Object();

		new Thread(() -> {
		//    synchronized (objectLock) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t ---- come in");
				try {
					objectLock.wait();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
	  //      }
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"---被唤醒了");
		},"t1").start();

		//暂停几秒钟线程
		try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3L); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }

		new Thread(() -> {
	   //     synchronized (objectLock) {
				objectLock.notify();
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t ---发出通知");
	   //     }
		},"t2").start();
	}
}
//t1   ---- come in
//Exception in thread "t1" java.lang.IllegalMonitorStateException
//  at java.lang.Object.wait(Native Method)
//  at java.lang.Object.wait(Object.java:502)
//  at com.zhang.admin.controller.LockSupportDemo.lambda$main$0(LockSupportDemo.java:15)
//  at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

异常2—把notify和wait的执行顺序对换

• 说明顺序不能对换

public class LockSupportDemo{
	public static void main(String[] args)	{
		Object objectLock = new Object();

		new Thread(() -> {
			try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
			synchronized (objectLock) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t ---- come in");
				try {
					objectLock.wait();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"---被唤醒了");
		},"t1").start();



		new Thread(() -> {
			synchronized (objectLock) {
				objectLock.notify();//这个先执行了
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t ---发出通知");
			}
		},"t2").start();
	}
}
//一直处于循环中

小总结

• wait和notify方法必须要在同步块或者方法里面，且成对出现使用
• 先wait后notify才OK,顺序

②Condition接口中的await后signal方法实现线程的等待和唤醒

正常

public class LockSupportDemo{
	public static void main(String[] args){
		Lock lock = new ReentrantLock();
		Condition condition = lock.newCondition();

		new Thread(() -> {
			lock.lock();
			try{
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t-----come in");
				condition.await();
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t -----被唤醒");
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			} finally {
				lock.unlock();
			}
		},"t1").start();

		//暂停几秒钟线程
		try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }

		new Thread(() -> {
			lock.lock();
			try
			{
				condition.signal();
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			} finally {
				lock.unlock();
			}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"我要进行唤醒");
		},"t2").start();

	}
}
//t1  -----come in
//t2  我要进行唤醒
//t1   -----被唤醒

异常1原理同上

• 仍然返回IllegalMonitorStateException

异常2 原理同上

• 仍然在不停的循环

小总结

await和notify类似于上面wait和notify

• Condition中的线程等待和唤醒方法，需要先获取锁
• 一定要先await后signal，不能反了

Object和Condition使用的限制条件

• 总结
  • 线程先要获得并持有锁，必须在锁块（synchronized或lock）中
  • 必须要先等待后唤醒，线程才能够被唤醒

③LockSupport类中的park等待和unpark唤醒

是什么

通过park()和unpark(thread)方法来实现阻塞和唤醒线程的操作

官网解释：

• LockSupport是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。
• 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)，
• permit（许可）只有两个值1和0，默认是0。0 是阻塞，1是唤醒
• 可以把许可看成是一种(0,1)信号量（Semaphore），但与 Semaphore 不同的是，许可的累加上限是1。

主要方法

API

阻塞

• park()/park(Object blocker)
• 调用LockSupport.park()时，发现它调用了unsafe类，并且默认传了一个0

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

• permit默认是零，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。

唤醒

• 调用LockSupport.unpark();时，也调用了unsafe类

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

• 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。

代码

• 正常+无锁块要求

public class LockSupportDemo
{
	public static void main(String[] args) {
		Thread t1 = new Thread(()->{
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t----------come in");
			LockSupport.park();
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t----------被唤醒了");
		},"t1");
		t1.start();

		new Thread(()->{
			LockSupport.unpark(t1);
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t-----发出通知，去唤醒t1");
		},"t2").start();
	}
}
//t1  ----------come in
//t2  -----发出通知，去唤醒t1
//t1  ----------被唤醒了

• 之前错误的先唤醒后等待，LockSupport照样支持

public class LockSupportDemo
{
	public static void main(String[] args) {
		Thread t1 = new Thread(()->{
			try {TimeUnit.SECONDS.sleep(3);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t----------come in"+"\t"+System.currentTimeMillis());
			LockSupport.park();
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t----------被唤醒了"+"\t"+System.currentTimeMillis());
		},"t1");
		t1.start();

		new Thread(()->{
			LockSupport.unpark(t1);
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t-----发出通知，去唤醒t1");
		},"t2").start();
	}
}
//t2  -----发出通知，去唤醒t1
//t1  ----------come in  1654750785663
//t1  ----------被唤醒了  1654750785663

sleep方法3秒后醒来，执行park无效，没有阻塞效果，解释如下。先执行了unpark(t1)导致上面的park方法形同虚设无效，时间是一样的
类似于高速公路的ETC，提前买好了通行证unpark，到闸机处直接抬起栏杆放行了，没有park拦截了。

• 成双成对要牢记

最后

• 许可证是只要一个的

public class LockSupportDemo
{
	public static void main(String[] args) {
		Thread t1 = new Thread(()->{
			try {TimeUnit.SECONDS.sleep(3);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t----------come in"+"\t"+System.currentTimeMillis());
			LockSupport.park();
			LockSupport.park();
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t----------被唤醒了"+"\t"+System.currentTimeMillis());
		},"t1");
		t1.start();

		new Thread(()->{
			LockSupport.unpark(t1);
			LockSupport.unpark(t1);
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t-----发出通知，去唤醒t1");
		},"t2").start();
	}
}
//t2  -----发出通知，去唤醒t1
//t1  ----------come in  1654750970677--------------------卡在这里了

小总结

Lock Support是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。
Lock Support是一个线程阻塞工具类， 所有的方法都是静态方法， 可以让线程在任意位置阻塞， 阻塞之后也有对应的唤醒方法。归根结 底， Lock Support调用的Unsafe中的native代码。

Lock Support提供park() 和unpark() 方法实现阻塞线程和解除线程阻塞的过程
Lock Support和每个使用它的线程都有一个许可(permit) 关联。
每个线程都有一个相关的permit， permit最多只有一个， 重复调用unpark也不会积累凭证。

形象的理解
线程阻塞需要消耗凭证(permit) ， 这个凭证最多只有1个。

当调用park()方法时
*如果有凭证，则会直接消耗掉这个凭证然后正常退出；
*如果无凭证，就必须阻塞等待凭证可用；
而unpark() 则相反， 它会增加一个凭证， 但凭证最多只能有1个， 累加无效。

面试题

为什么可以突破wait/notify的原有调用顺序?
因为unpark获得了一个凭证， 之后再调用park方法， 就可以名正言顺的凭证消费， 故不会阻塞。
先发放了凭证后续可以畅通无阻。

为什么唤醒两次后阻塞两次，但最终结果还会阻塞线程?
因为凭证的数量最多为1， 连续调用两次un park和调用一次un park效果一样， 只会增加一个凭证；
而调用两次park却需要消费两个凭证， 证不够， 不能放行。