JUC高级篇-第3章 LockSupport与线程中断

1.线程中断机制

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机制——中断。

中断只是一种协作机制，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。

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，不会停止线程 中断阻塞的线程会抛出异常
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）

如何停止中断运行中的线程？

1.通过一个volatile变量实现

public class InterruptDemo
{
    private static volatile boolean isStop = false;

    public static void main(String[] args){
        new Thread(() -> {
            while(true)
            {
                if(isStop)
                {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程------isStop = true,自己退出了");
                    break;
                }
                System.out.println("-------hello interrupt");
            }
        },"t1").start();

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

2.通过AtomicBoolean

public class StopThreadDemo{
    private final static AtomicBoolean atomicBoolean = new AtomicBoolean(true);

    public static void main(String[] args)
    {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            while(atomicBoolean.get())
            {
                try { TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
                System.out.println("-----hello");
            }
        }, "t1");
        t1.start();

        try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }

        atomicBoolean.set(false);
    }
}

3.通过Thread类自带的中断api方法实现

public class InterruptDemo{
    public static void main(String[] args)
    {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            while(true)
            {
                if(Thread.currentThread().isInterrupted())
                {
                    System.out.println("-----t1 线程被中断了，break，程序结束");
                    break;
                }
                System.out.println("-----hello");
            }
        }, "t1");
        t1.start();

        System.out.println("**************"+t1.isInterrupted());
        //暂停5毫秒
        try { TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(5); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
        t1.interrupt();
        System.out.println("**************"+t1.isInterrupted());
    }
}

当前线程的中断标识为true，是不是线程就立刻停止？

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，并抛出一个InterruptedException异常。

public class InterruptDemo2{
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException
    {
        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());
        //实例方法interrupt()仅仅是设置线程的中断状态位设置为true，不会停止线程
        t1.interrupt();
        //活动状态,t1线程还在执行中
        try { TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
        System.out.println("after t1.interrupt()--第1次---: "+t1.isInterrupted());
        //非活动状态,t1线程不在执行中，已经结束执行了。
        try { TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
        System.out.println("after t1.interrupt()--第3次---: "+t1.isInterrupted());
    }
}

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

静态方法Thread.interrupted()，谈谈你的理解？

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，类似i++
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。

线程中断相关的方法

interrupt()方法是一个实例方法
它通知目标线程中断，也就是设置目标线程的中断标志位为true，中断标志位表示当前线程已经被中断了。

isInterrupted()方法也是一个实例方法
它判断当前线程是否被中断（通过检查中断标志位）并获取中断标志

Thread类的静态方法interrupted()
返回当前线程的中断状态(boolean类型)且将当前线程的中断状态设为false，此方法调用之后会清除当前线程的中断标志位的状态（将中断标志置为false了），返回当前值并清零置false

2.LockSupport是什么

LockSupport是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。

下面这句话，后面详细说
LockSupport中的park() 和 unpark() 的作用分别是阻塞线程和解除阻塞线程

3.线程等待唤醒机制

3种让线程等待和唤醒的方法

方式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
方式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
方式3：LockSupport类可以阻塞当前线程以及唤醒指定被阻塞的线程

Object类中的wait和notify方法实现线程等待和唤醒

正常情况代码：

package com.atguigu.juc.prepare;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @auther zzyy
 * @create 2020-04-13 17:12
 *
 * 要求：t1线程等待3秒钟，3秒钟后t2线程唤醒t1线程继续工作
 *
 * 1 正常程序演示
 *
 * 以下异常情况：
 * 2 wait方法和notify方法，两个都去掉同步代码块后看运行效果
 *   2.1 异常情况
 *   Exception in thread "t1" java.lang.IllegalMonitorStateException at java.lang.Object.wait(Native Method)
 *   Exception in thread "t2" java.lang.IllegalMonitorStateException at java.lang.Object.notify(Native Method)
 *   2.2 结论
 *   Object类中的wait、notify、notifyAll用于线程等待和唤醒的方法，都必须在synchronized内部执行（必须用到关键字synchronized）。
 *
 * 3 将notify放在wait方法前面
 *   3.1 程序一直无法结束
 *   3.2 结论
 *   先wait后notify、notifyall方法，等待中的线程才会被唤醒，否则无法唤醒
 */
public class LockSupportDemo
{
    public static void main(String[] args)//main方法，主线程一切程序入口
    {
        Object objectLock = new Object(); //同一把锁，类似资源类
        new Thread(() -> {
            synchronized (objectLock) {
                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();
            }
            //objectLock.notify();

            /*synchronized (objectLock) {
                try {
                    objectLock.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }*/
        },"t2").start();
    }
}

异常1：wait方法和notify方法，两个都去掉同步代码块

package com.atguigu.juc.prepare;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @auther zzyy
 * @create 2020-04-13 17:12
 *
 * 要求：t1线程等待3秒钟，3秒钟后t2线程唤醒t1线程继续工作
 * 以下异常情况：
 * 2 wait方法和notify方法，两个都去掉同步代码块后看运行效果
 *   2.1 异常情况
 *   Exception in thread "t1" java.lang.IllegalMonitorStateException at java.lang.Object.wait(Native Method)
 *   Exception in thread "t2" java.lang.IllegalMonitorStateException at java.lang.Object.notify(Native Method)
 *   2.2 结论
 *   Object类中的wait、notify、notifyAll用于线程等待和唤醒的方法，都必须在synchronized内部执行（必须用到关键字synchronized）。
 */
public class LockSupportDemo
{
    public static void main(String[] args)//main方法，主线程一切程序入口
    {
        Object objectLock = new Object(); //同一把锁，类似资源类
        new Thread(() -> {
                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(() -> {
            objectLock.notify();
        },"t2").start();
    }
}

异常2：将notify放在wait方法前面,程序无法执行，无法唤醒

 
package com.atguigu.juc.prepare;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @auther zzyy
 * @create 2020-04-13 17:12
 *
 * 要求：t1线程等待3秒钟，3秒钟后t2线程唤醒t1线程继续工作
 *
 * 3 将notify放在wait方法前先执行，t1先notify了，3秒钟后t2线程再执行wait方法
 *   3.1 程序一直无法结束
 *   3.2 结论
 *   先wait后notify、notifyall方法，等待中的线程才会被唤醒，否则无法唤醒
 */
public class LockSupportDemo
{

    public static void main(String[] args)//main方法，主线程一切程序入口
    {
        Object objectLock = new Object(); //同一把锁，类似资源类

        new Thread(() -> {
            synchronized (objectLock) {
                objectLock.notify();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"通知了");
        },"t1").start();

        //t1先notify了，3秒钟后t2线程再执行wait方法
        try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3L); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }

        new Thread(() -> {
            synchronized (objectLock) {
                try {
                    objectLock.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"被唤醒了");
        },"t2").start();
    }
}

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

Condition接口中的await后signal方法实现线程的等待和唤醒

正常：

package com.atguigu.juc.prepare;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @auther zzyy
 * @create 2020-04-13 17:55
 */
public class LockSupportDemo2
{
    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"+"start");
                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(3L); } 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"+"通知了");
        },"t2").start();

    }
}

异常1：去掉lock/unlock

package com.atguigu.juc.prepare;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @auther zzyy
 * @create 2020-04-13 17:55
 * 异常：
 * condition.await();和condition.signal();都触发了IllegalMonitorStateException异常
 *
 * 原因：调用condition中线程等待和唤醒的方法的前提是，要在lock和unlock方法中,要有锁才能调用
 */
public class LockSupportDemo2
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        Condition condition = lock.newCondition();

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

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

        new Thread(() -> {
            try
            {
                condition.signal();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"通知了");
        },"t2").start();

    }
}
 
 

异常2：先signal后await

package com.atguigu.juc.prepare;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @auther zzyy
 * @create 2020-04-13 17:55
 * 异常：
 * 程序无法运行
 *
 * 原因：先await()后signal才OK，否则线程无法被唤醒
 */
public class LockSupportDemo2
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        Condition condition = lock.newCondition();

        new Thread(() -> {
            lock.lock();
            try
            {
                condition.signal();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"signal");
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        },"t1").start();

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

        new Thread(() -> {
            lock.lock();
            try
            {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"等待被唤醒");
                condition.await();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"被唤醒");
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        },"t2").start();

    }
}

Condtion中的线程等待和唤醒方法之前，需要先获取锁

Object和Condition使用的限制条件

• 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

LockSupport类中的park等待和unpark唤醒

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

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只有两个值1和零，默认是零。
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。

阻塞park() /park(Object blocker) 阻塞当前线程/阻塞传入的具体线程

调用LockSupport.park()时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unpark(Thread thread) 唤醒处于阻塞状态的指定线程

LockSupport.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。

正常无锁实例代码：

package com.atguigu.juc.prepare;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.LockSupport;

/**
 * @auther zzyy
 * @create 2020-04-13 20:30
 */
public class LockSupportDemo3
{
    public static void main(String[] args)
    {
        //正常使用+不需要锁块
Thread t1 = new Thread(() -> {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+"1111111111111");
    LockSupport.park();
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+"2222222222222------end被唤醒");
},"t1");
t1.start();

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

LockSupport.unpark(t1);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"   -----LockSupport.unparrk() invoked over");

    }
}
 
 

之前的错误代码照样支持

package com.zzyy.study.test;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.LockSupport;

/**
 * @auther zzyy
 * @create 2020-05-06 17:07
 */
public class T1
{
    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"+System.currentTimeMillis());
            LockSupport.park();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+System.currentTimeMillis()+"---被叫醒");
        },"t1");
        t1.start();

        try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }

        LockSupport.unpark(t1);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+System.currentTimeMillis()+"---unpark over");
    }
}