并发和多线程(二)--启动和中断线程(Interrupt)的正确姿势
启动线程：
从一个最基本的面试题开始，启动线程到底是start()还是run()？
Runnable runnable = () -> System.out.println(Thread.currentThread().getName());
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.run();
thread.start();
结果：
main
Thread-0
我们可以看到thread.run()是通过main线程执行的，而start()启动的才是一个新线程。run()只是在线程启动的时候进行回调而已，如果没有start()，run()也只是一个普通方法。
start()方法不一定直接启动新线程，而是请求jvm在空闲的时候去启动，由线程调度器决定。
思考题：如果重复执行start()方法会怎样？
Runnable runnable = () -> System.out.println(Thread.currentThread().getName());
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
thread.start();
结果：
Exception in thread "main" Thread-0
java.lang.IllegalThreadStateException
at java.lang.Thread.start(Thread.java:705)
at com.diamondshine.Thread.ThreadClass.main(ThreadClass.java:33)
重复执行start()会出现异常，可以从start()的源码得到，因为启动线程的时候，会检测当前线程状态
public synchronized void start() {
if (threadStatus != 0) //判断线程启动时的状态是否为new，如果不是，直接抛出异常
throw new IllegalThreadStateException();
group.add(this);
boolean started = false;
try {
start0();
started = true;
} finally {
try {
if (!started) {
group.threadStartFailed(this);
}
} catch (Throwable ignore) {
}
}
}
PS：关于run()对应Thread和Runnable的区别，请参考上一篇博客并发和多线程(一)--创建线程的方式
线程停止
相比线程启动，线程停止要复杂很多，有些方式虽然可以正常使用，但是可能存在某些风险，也是我们需要深入学习的地方。
1、stop、suspend、resume
这三种方式一般来说不会对我们有影响，因为是已废弃的方法，官方不推荐使用
stop()：
废弃的原因，可以查看：https://docs.oracle.com/javase/7/docs/technotes/guides/concurrency/threadPrimitiveDeprecation.html。
PS：stop执行之后，会释放monitor的锁，而不是像某些并发书里面写的不释放锁，参考上面的文档。
suspend和resume：
是配套使用的，suspend本身不释放锁进行休眠，等待resume唤醒，这样很容易满足死锁的条件，所以官方不推荐使用。
2、Interrupt()
我们中断一个线程通常使用Interrupt()，官方废弃stop()，推荐的也是通过Interrupt()实现线程中断。Interrupt()的特点是通知中断线程，而这个线程是否中断选择权在于其本身，这是官方开发人员设计思想：需要被停止的线程可能不是你写的，对其了解可能不够，所以讲是否中断的选择权交于其本身，Interrupt()只是改变中断位的状态。
中断线程的代码书写，取决于线程运行的方式，所以我们可以分类进行分析处理。
2.1).一般情况
一般情况是指，没有调用sleep()、wait()等阻塞状态下的中断。
public static void main(String[] args){
Runnable runnable = () -> {
int num = 0;
while (num <= Integer.MAX_VALUE / 10) {
if (num % 1000 == 0) {
log.info("{}为1000的倍数", num);
}
num++;
}
};
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
thread.interrupt();
}
结果：最后一行
[Thread-0] INFO com.diamondshine.Thread.ThreadClass - 214748000为1000的倍数
从结果上看，interrupt()并没有 让线程停止，因为Integer的最大值2147483647
正确的代码应该是：
public static void main(String[] args){
Runnable runnable = () -> {
int num = 0;
while (!Thread.currentThread().isInterrupted() && num <= Integer.MAX_VALUE / 10) {
if (num % 1000 == 0) {
log.info("{}为1000的倍数", num);
}
num++;
}
};
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
thread.interrupt();
}
结果：最后一行
[Thread-0] INFO com.diamondshine.Thread.ThreadClass - 96540000为1000的倍数
通过结果知道，成功中断了线程。通过isInterrupted()的判断让线程提前中断了，所以interrupt()的作用只是将Interrupted标志位置为true。
2.2).线程处于阻塞状态
public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
Runnable runnable = () -> {
int num = 0;
try {
while (!Thread.currentThread().isInterrupted() && num <= 100) {
if (num % 100 == 0) {
log.info("{}为100的倍数", num);
}
num++;
}
Thread.sleep(10000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
};
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
Thread.sleep(5000);
thread.interrupt();
}
结果：
16:24:44.403 [Thread-0] INFO com.diamondshine.Thread.ThreadClass - 942000为1000的倍数
java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
at com.diamondshine.Thread.ThreadClass.lambda$main$0(ThreadClass.java:28)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
主线程sleep休眠5000ms，然后执行interrupt()，而Thread-0只是执行代码时间很短，然后进入sleep，最后出现异常，程序停止运行。所以处于sleep阻塞状态下，可以自动通过抛出异常来相应interrupt()，然后try catch进行捕获异常。
2.3).线程每次迭代都进行阻塞
public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
Runnable runnable = () -> {
int num = 0;
try {
while (num <= Integer.MAX_VALUE) {
if (num % 100 == 0) {
log.info("{}为100的倍数", num);
}
num++;
Thread.sleep(1);
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
};
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
Thread.sleep(500);
thread.interrupt();
}
结果：
20:26:15.870 [Thread-0] INFO com.diamondshine.Thread.ThreadClass - 0为100的倍数
20:26:16.060 [Thread-0] INFO com.diamondshine.Thread.ThreadClass - 100为100的倍数
20:26:16.254 [Thread-0] INFO com.diamondshine.Thread.ThreadClass - 200为100的倍数
java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
at com.diamondshine.Thread.ThreadClass.lambda$main$0(ThreadClass.java:24)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
从上面代码可以看到，在每次迭代都阻塞的场景下，即使没有使用isInterrupted()判断，通过sleep对interrupt()方法做出响应，也可以实现线程中断。
sleep自动清除中断信号
public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
Runnable runnable = () -> {
int num = 0;
while (num <= Integer.MAX_VALUE) {
if (num % 100 == 0) {
log.info("{}为100的倍数", num);
}
num++;
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
};
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
Thread.sleep(500);
thread.interrupt();
}
结果：
20:34:40.499 [Thread-0] INFO com.diamondshine.Thread.ThreadClass - 100为100的倍数
20:34:40.701 [Thread-0] INFO com.diamondshine.Thread.ThreadClass - 200为100的倍数
java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
at com.diamondshine.Thread.ThreadClass.lambda$main$0(ThreadClass.java:24)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
20:34:40.897 [Thread-0] INFO com.diamondshine.Thread.ThreadClass - 300为100的倍数
20:34:41.091 [Thread-0] INFO com.diamondshine.Thread.ThreadClass - 400为100的倍数
20:34:41.283 [Thread-0] INFO com.diamondshine.Thread.ThreadClass - 500为100的倍数
我们改变了try catch的位置，发现sleep响应interrupt抛出异常之后，程序继续执行。这是因为抛出的异常被catch住了，但是while循环还是继续的。这种情况下怎么解决呢？尝试在while循环加上对interrupt标志位判断。
public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
Runnable runnable = () -> {
int num = 0;
while (!Thread.currentThread().isInterrupted() && num <= Integer.MAX_VALUE) {
if (num % 100 == 0) {
log.info("{}为100的倍数", num);
}
num++;
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
};
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
Thread.sleep(500);
thread.interrupt();
}
结果和上面一样，sleep响应interrupt，但是程序还是继续执行，原因就是因为当线程在sleep过程中相应中断，会自动清除中断标志位，所以这是一种错误的写法。
线程中断的最佳实践
在项目开发中，一般不会像上面直接在Runnable中通过lamdba写逻辑，因为逻辑没有这么简单，可能会在run()中调用方法，这时候就需要注意代码的书写，一般有两种方式。
1、传递中断信息
错误的方式：
private static void doSomething() {
try {
//do something
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
Runnable runnable = () -> {
while (true) {
//do something
System.out.println("continue");
doSomething();
}
};
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
Thread.sleep(500);
thread.interrupt();
}
结果：
continue
continue
java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
at com.diamondshine.Thread.ThreadClass.doSomething(ThreadClass.java:18)
at com.diamondshine.Thread.ThreadClass.lambda$main$0(ThreadClass.java:28)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
continue
continue
这种方式，在方法内部吃掉异常，导致外层调用这个方法，无法终止线程。
正确写法：throws向上抛出异常，将interrupt传递出去。
正确做法：
private static void doSomething() throws InterruptedException{
//do something
Thread.sleep(1000);
} public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
Runnable runnable = () -> {
try {
while (true) {
//do something
System.out.println("continue");
doSomething();
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
};
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
Thread.sleep(500);
thread.interrupt();
}
2、恢复中断
如果不想传递中断，就只能采用这种方式，代码如下。
private static void doSomething(){
try {
//do something
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
//在sleep响应中断时候，重新恢复中断信息
Thread.currentThread().interrupt();
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
Runnable runnable = () -> {
int num = 0;
while (num <= 10000) {
if (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
//do something
System.out.println("continue");
break;
}
doSomething();
num++;
}
};
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
Thread.sleep(500);
thread.interrupt();
}
在catch代码块中重新恢复中断信息，然后通过 isInterrupted()判断状态，然后break跳出循环。
我们前面演示了sleep响应中断，除了sleep()，还有很多方法可以做到：
wait()、join()、BlockingQueue.take()/put()、Lock.lockInterruptibly()、CountdownLatch、CyclicBarrier、Exchange、nio。
使用Interrupt的好处：
1、使用interrupt中断线程不是强制性的，相对比较安全。
2、想停止线程，要请求方、被停止方、子方法被调用方相互配合才行。
2.1).请求方：
发出中断信号。
2.2).被停止方：
在合适的时候检查中断信号，并且可能抛出InterrupedException的地方处理该中断信号。
2.3).子方法被调用方：
优先在方法层面抛出InterrupedException，或者检查到中断信号时，再次设置中断状态。
3、volatile实现线程中断
@Slf4j
public class ThreadClass implements Runnable{ //创建volatile修饰的变量
private volatile boolean flag = false; @Override
public void run() {
int num = 0;
try {
while (!flag && num <= 10000) { //通过volatile的可见性实现线程中断
if (num % 100 == 0) {
log.info("{}为100的倍数", num);
}
Thread.sleep(1);
num++;
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
} public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
ThreadClass threadClass = new ThreadClass();
Thread thread = new Thread(threadClass);
thread.start();
Thread.sleep(500);
threadClass.flag = true;
} }
结果：
13:47:14.660 [Thread-0] INFO com.diamondshine.Thread.ThreadClass - 0为100的倍数
13:47:14.858 [Thread-0] INFO com.diamondshine.Thread.ThreadClass - 100为100的倍数
13:47:15.027 [Thread-0] INFO com.diamondshine.Thread.ThreadClass - 200为100的倍数
从上面结果看，通过volatile的可见性同样实现了线程中断(关于可见性，可以查看JMM和线程安全三大特性相关内容)
volatile实现线程中断的限制
长时间阻塞的场景下，volatile是无法中断线程的，例如使用wait()或者阻塞队列。如果现在有个生产者消费者场景，生产者生产的很快，但是消费者消费速度不够，如果Consumer不需要更多的，请求Producer终止线程，这个场景应该是很有可能出现的。
@Slf4j
public class ThreadClass{ public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
ThreadClass threadClass = new ThreadClass();
ArrayBlockingQueue<Object> queue = new ArrayBlockingQueue<>(10);
Producer producer = threadClass.new Producer(queue);
Thread thread = new Thread(producer);
thread.start();
Thread.sleep(1000); Consumer consumer = threadClass.new Consumer(queue);
while (consumer.needMoreNums()) { //通过这个方法模拟需要进行Producer限流
log.info("{}被消费了", consumer.blockingQueue.take());
Thread.sleep(100); //每次消费sleep 100ms，模拟Consumer消费慢的场景
}
System.out.println("消费者不需要更多数据了。"); //一旦消费不需要更多数据了，我们应该让生产者也停下来，但是实际情况
producer.flag=true;
log.info("{}", producer.flag);
// thread.interrupt();
} class Producer implements Runnable{ private volatile boolean flag = false; private ArrayBlockingQueue blockingQueue; public Producer(ArrayBlockingQueue blockingQueue) {
this.blockingQueue = blockingQueue;
} @Override
public void run() {
int num = 0;
try {
while (!flag && num <= 10000) {
if (num % 100 == 0) {
blockingQueue.put(num); //最终Thread-0会被阻塞在这里
log.info("{}被放入生产者队列", num);
}
num++;
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
log.info("生产者运行结束");
}
}
}
class Consumer{ private ArrayBlockingQueue blockingQueue; public Consumer(ArrayBlockingQueue blockingQueue) {
this.blockingQueue = blockingQueue;
} //通过needMoreNums模拟消费者限流的情况
public boolean needMoreNums() {
if (Math.random() > 0.95) {
return false;
}
return true;
}
}
}
生产者-消费者场景-volatile中断线程
结果：
从结果看，Consumer消费太慢，导致Producer阻塞在blockingQueue.put()，这时候无法通过while检测状态，但是interrupt就可以解决这个场景。
@Slf4j
public class ThreadClass{ public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
ThreadClass threadClass = new ThreadClass();
ArrayBlockingQueue<Object> queue = new ArrayBlockingQueue<>(10);
Producer producer = threadClass.new Producer(queue);
Thread thread = new Thread(producer);
thread.start();
Thread.sleep(1000); Consumer consumer = threadClass.new Consumer(queue);
while (consumer.needMoreNums()) { //通过这个方法模拟需要进行Producer限流
log.info("{}被消费了", consumer.blockingQueue.take());
Thread.sleep(100); //每次消费sleep 100ms，模拟Consumer消费慢的场景
}
System.out.println("消费者不需要更多数据了。"); //一旦消费不需要更多数据了，我们应该让生产者也停下来，但是实际情况
thread.interrupt(); //通过interrupt中断线程
} class Producer implements Runnable{ private volatile boolean flag = false; private ArrayBlockingQueue blockingQueue; public Producer(ArrayBlockingQueue blockingQueue) {
this.blockingQueue = blockingQueue;
} @Override
public void run() {
int num = 0;
try {
while (!Thread.currentThread().isInterrupted() && num <= 10000) {
if (num % 100 == 0) {
blockingQueue.put(num); //最终Thread-0会被阻塞在这里
log.info("{}被放入生产者队列", num);
}
num++;
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
log.info("生产者运行结束");
}
}
}
class Consumer{ private ArrayBlockingQueue blockingQueue; public Consumer(ArrayBlockingQueue blockingQueue) {
this.blockingQueue = blockingQueue;
} //通过needMoreNums模拟消费者限流的情况
public boolean needMoreNums() {
if (Math.random() > 0.95) {
return false;
}
return true;
}
}
}
生产者-消费者-interrupt中断线程
结果：
14:56:11.562 [main] INFO com.diamondshine.Thread.ThreadClass - 2100被消费了
14:56:11.562 [Thread-0] INFO com.diamondshine.Thread.ThreadClass - 3100被放入生产者队列
java.lang.InterruptedException
at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.reportInterruptAfterWait(AbstractQueuedSynchronizer.java:2014)
at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.await(AbstractQueuedSynchronizer.java:2048)
at java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue.put(ArrayBlockingQueue.java:353)
at com.diamondshine.Thread.ThreadClass$Producer.run(ThreadClass.java:52)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
消费者不需要更多数据了。
14:56:11.663 [Thread-0] INFO com.diamondshine.Thread.ThreadClass - 生产者运行结束
jvm设计人员考虑到长时间阻塞的场景，通过interrupt照样可以解决，抛出异常，相应阻塞。这里Thread.currentThread().isInterrupted()替代flag，没有也是可以的，因为是通过抛出异常响应的中断。
总结：
如果我们遇到了线程长时间阻塞（很常见的情况），volatile就没办法及时唤醒它，或者永远都无法唤醒该线程，而interrupt设计之初就是把wait等长期阻塞作为一种特殊情况考虑在内了，我们应该用interrupt思维来停止线程。
interrupt对应的native方法，Thread.sleep() 、lockSupport.park()、 Synchronized同步块、Object.wait()等都可以做出中断相应。
判断中断状态：
interrupted()：
static方法，只关注哪个类执行interrupted()这行代码，而和*.interrupted()的这个*没有关系，返回Interrupt状态，但是会把状态位ClearInterrupted置为false，自动清除状态。
isInterruped()：
返回Interrupt状态。
public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
Thread threadOne = new Thread(() -> {
while (true) {
}
});
// 启动线程
threadOne.start();
//设置中断标志
threadOne.interrupt();
//获取中断标志
System.out.println("isInterrupted: " + threadOne.isInterrupted());
//获取中断标志并重置
System.out.println("isInterrupted: " + threadOne.interrupted());
//获取中断标志并重置
System.out.println("isInterrupted: " + Thread.interrupted());
//获取中断标志
System.out.println("isInterrupted: " + threadOne.isInterrupted());
System.out.println("Main thread is over.");
}
isInterrupted: true
isInterrupted: false
isInterrupted: false
isInterrupted: true
Main thread is over.
结果
先思考一下，再看一下结果，和你想的是否一致，如果真的理解了这两个方法，这段代码运行结果应该很容易理解。
思考题：
如何处理不可中断阻塞？
A. 用interrupt方法来请求停止线程
B. 不可中断的阻塞无法处理
C. 根据不同的类调用不同的方法
答案：C
如果线程阻塞是由于调用了 wait()，sleep() 或 join() 方法，可以中断线程，通过抛出InterruptedException异常来唤醒该线程相应阻塞。 对于不能响应InterruptedException的阻塞，并没有一个通用的解决方案。 但是我们可以利用特定的其它的可以响应中断的方法，比如ReentrantLock.lockInterruptibly，比如关闭套接字使线程立即返回等方法来达到目的。因为有很多原因会造成线程阻塞，所以针对不同情况，唤起的方法也不同。
总结：
interrupt这部分内容比较多吧，如果感觉有帮助，需要多想想，下面是基本总结，如果看着这些能想到对应的内容，那说明掌握的不错。
启动线程start()和run()
多次执行start()的结果
停止线程
1、stop、suspend、resume 不推荐
2、interrupt()
多种情况下的中断，一般场景，阻塞状态下，每次遍历都阻塞
sleep、wait等阻塞状态下，对interrupt的响应，而且会直接清除中断信号
最佳实践
1、传递中断
2、恢复中断
3、volatile实现
一般场景可以实现
长时间阻塞，volatile无法实现中断，interrupt可以满足这个场景
判断线程中断的两个方法
interrupted()
isInterruped()
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