专栏首页Java进阶指南LockSupport的 park 方法是怎么响应中断的?

LockSupport的 park 方法是怎么响应中断的?

本文章将要介绍的内容有以下几点,读者朋友也可先自行思考一下相关问题:

  1. 线程中断 interrupt 方法怎么理解,意思就是线程中断了吗?那当前线程还能继续执行吗?
  2. 判断线程是否中断的方法有几个,它们之间有什么区别?
  3. LockSupport的 park/unpark 和 wait/notify 有什么区别?
  4. sleep 方法是怎么响应中断的?
  5. park 方法又是怎么响应中断的?

线程中断相关方法

线程中和中断相关的方法有三个,分别介绍如下:

1) interrupt

我们一般都说这个方法是用来中断线程的,那么这个中断应该怎么理解呢?就是说把当前正在执行的线程中断掉,不让它继续往下执行吗?

其实,不然。此处,说的中断仅仅是给线程设置一个中断的标识(设置为true),线程还是会继续往下执行的。而线程怎么停止,则需要由我们自己去处理。一会儿会用代码来说明这个。

2) isInterrupted

判断当前线程的中断状态,即判断线程的中断标识是true还是false。注意,这个方法不会对线程原本的中断状态产生任何影响。

3) interrupted

也是判断线程的中断状态的。但是,需要注意的是,这个方法和 isInterrupted 有很大的不同。我们看下它们的源码:

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

public static boolean interrupted() {  
    return currentThread().isInterrupted(true);  
}
//调用同一个方法,只是传参不同
private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);

首先 isInterrupted 方法是线程对象的方法,而 interrupted 是Thread类的静态方法。

其次,它们都调用了同一个本地方法 isInterrupted,不同的只是传参的值,这个参数代表的是,是否要把线程的中断状态清除(清除即不论之前的中断状态是什么值,最终都会设置为false)。

因此,interrupted 静态方法会把原本线程的中断状态清除,而 isInterrupted 则不会。所以,如果你调用两次 interrupted 方法,第二次就一定会返回false,除非中间又被中断了一次。

下面证明一下 interrupt 方法只是设置一个中断状态,而不是使当前线程中断运行:

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("线程中断标志:"+Thread.currentThread().isInterrupted());
                while (flag){

                }
                System.out.println("标志flag为:" + flag);
                System.out.println("线程中断标志:"+Thread.currentThread().isInterrupted());
                System.out.println("我还在继续执行");
            }
        });

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

运行结果:

线程中断标志:false
标志flag为:false
线程中断标志:true
我还在继续执行

当线程启动,还没调用中断方法时,中断状态为false,然后调用中断方法,并把flag设置为false。此时,run方法跳出while死循环。我们会发现线程的中断状态为true,但是线程还是会继续往下执行,直到执行结束。

sleep 响应中断

线程中常用的阻塞方法,如sleep,join和wait 都会响应中断,然后抛出一个中断异常 InterruptedException。但是,注意此时,线程的中断状态会被清除。所以,当我们捕获到中断异常之后,应该保留中断信息,以便让上层代码知道当前线程中断了。通常有两种方法可以做到。

一种是,捕获异常之后,再重新抛出异常,让上层代码知道。另一种是,在捕获异常时,通过 interrupt 方法把中断状态重新设置为true。

下面,就以sleep方法为例,捕获中断异常,然后重新设置中断状态:

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()+"线程第一次中断标志:"+Thread.currentThread().isInterrupted());
                    //重新把线程中断状态设置为true,以便上层代码判断
                    Thread.currentThread().interrupt();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程第二次中断标志:"+Thread.currentThread().isInterrupted());
                }
            }
        });

        t.start();

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

结果:

count:208849
Thread-0线程第一次中断标志:false
Thread-0线程第二次中断标志:true

LockSupport方法介绍

LockSupport 方法中重要的两个方法就是park 和 unpark 。

park和interrupt中断

park方法可以阻塞当前线程,如果调用unpark方法或者中断当前线程,则会从park方法中返回。

park方法对中断方法的响应和 sleep 有一些不太一样。它不会抛出中断异常,而是从park方法直接返回,不影响线程的继续执行。我们看下代码:

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()+"开始唤醒阻塞线程");
        t.interrupt();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"结束唤醒");

    }
}

class ParkThread implements Runnable{

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

打印结果如下:

Thread-0开始阻塞
main开始唤醒阻塞线程
main结束唤醒
Thread-0第一次结束阻塞
第二次结束阻塞

当调用interrupt方法时,会把中断状态设置为true,然后park方法会去判断中断状态,如果为true,就直接返回,然后往下继续执行,并不会抛出异常。注意,这里并不会清除中断标志。

unpark

unpark会唤醒被park的指定线程。但是,这里要说明的是,unpark 并不是简单的直接去唤醒被park的线程。看下JDK的解释:

unpark只是给当前线程设置一个许可证。如果当前线程已经被阻塞了(即调用了park),则会转为不阻塞的状态。如若不然,下次调用park方法的时候也会保证不阻塞。这句话的意思,其实是指,park和unpark的调用顺序无所谓,只要unpark设置了这个许可证,park方法就可以在任意时刻消费许可证,从而不会阻塞方法。

还需要注意的是,许可证最多只有一个,也就是说,就算unpark方法调用多次,也不会增加许可证。我们可以通过代码验证,只需要把上边代码修改一行即可:

//LockSupportTest类
//原代码
t.interrupt();
//修改为
LockSupport.unpark(t);
LockSupport.unpark(t);

就会发现,只有第一次阻塞会被唤醒,但是第二次依然会继续阻塞。结果如下:

Thread-0开始阻塞
main开始唤醒阻塞线程
main结束唤醒
Thread-0第一次结束阻塞

另外,在此基础上,把主线程的sleep方法去掉(代码中①处),让主线程先运行,也就是有可能先调用unpark方法,然后子线程才开始调用park方法阻塞。我们会发现,出现以下结果,证明了上边我说的park方法和unpark不分先后顺序,park方法可以随时消费许可证。

main开始唤醒阻塞线程
main结束唤醒
Thread-0开始阻塞
Thread-0第一次结束阻塞

park/unpark和 wait/notify区别

了解了 park/unpark的用法之后,想必你也能分析出来它们和 wait、notify有什么不同之处了。

1) wait和notify方法必须和同步锁 synchronized一块儿使用。而park/unpark使用就比较灵活了,没有这个限制,可以在任何地方使用。

2) park/unpark 使用时没有先后顺序,都可以使线程不阻塞(前面代码已验证)。而wait必须在notify前先使用,如果先notify,再wait,则线程会一直等待。

3) notify只能随机释放一个线程,并不能指定某个特定线程,notifyAll是释放锁对象中的所有线程。而unpark方法可以唤醒指定的线程。

4) 调用wait方法会使当前线程释放锁资源,但使用的前提是必须已经获得了锁。而park不会释放锁资源。(以下代码验证)

public class LockSyncTest {
    private static Object lock = new Object();
    //保存调用park的线程,以便后续唤醒
    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后");
             }
        });

        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //和t1线程用同一把锁时,park不会释放锁资源,若换成this锁,则会释放锁
                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后");
                }
            }
        });

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

    }
}
//打印结果
//park前

以上代码,会一直卡在t2线程,因为park不会释放锁,因此t1也无法执行。

如果把t2的锁换成this锁,即只要和t1不是同一把锁,则t1就会正常执行,然后把t2线程唤醒。打印结果如下:

park前
unpark前
unpark后
park后

本文分享自微信公众号 - 烟雨星空(mistyskys),作者:烟雨星空

原文出处及转载信息见文内详细说明,如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

原始发表时间:2020-03-01

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