Java并发(九)----线程join、interrupt

1、join 方法详解

1.1 为什么需要 join？

下面的代码执行，打印 r 是什么？

static int r = 0;

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

    test1();

}

private static void test1() throws InterruptedException {

    log.debug("开始");

    Thread t1 = new Thread(() -> {

        log.debug("开始");

        sleep(1);

        log.debug("结束");

        r = 10;

    });

    t1.start();

    log.debug("结果为:{}", r);

    log.debug("结束");

}

分析

因为主线程和线程 t1 是并行执行的，t1 线程需要 1 秒之后才能算出 r=10
而主线程一开始就要打印 r 的结果，所以只能打印出 r=0

解决方法

用主线程sleep 行不行？为什么？这种方式不推荐，因为不清楚t1线程执行具体的时间
用 join，加在 t1.start() 之后即可，主线程执行到t1.join()时会等待t1线程结束

1.2 等待单个结果

以调用方角度来讲，如果

需要等待结果返回，才能继续运行就是同步
不需要等待结果返回，就能继续运行就是异步

1.2 等待多个结果

问，下面代码 cost 大约多少秒？

static int r1 = 0;

static int r2 = 0;

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

    test2();

}

private static void test2() throws InterruptedException {

    Thread t1 = new Thread(() -> {

        sleep(1);

        r1 = 10;

    });

    Thread t2 = new Thread(() -> {

        sleep(2);

        r2 = 20;

    });

    long start = System.currentTimeMillis();

    t1.start();

    t2.start();

    t1.join();

    t2.join();

    long end = System.currentTimeMillis();

    log.debug("r1: {} r2: {} cost: {}", r1, r2, end - start);

}

分析如下

第一个 join：等待 t1 时, t2 并没有停止, 而在运行
第二个 join：1s 后, 执行到此, t2 也运行了 1s, 因此也只需再等待 1s

如果颠倒两个 join 呢？

最终都是输出

20:45:43.239 [main] c.TestJoin - r1: 10 r2: 20 cost: 2005

1.3 有时效的 join

等够时间

static int r1 = 0;

static int r2 = 0;

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

    test3();

}

public static void test3() throws InterruptedException {

    Thread t1 = new Thread(() -> {

        sleep(1);

        r1 = 10;

    });



    long start = System.currentTimeMillis();

    t1.start();



    // 线程执行结束会导致 join 结束

    t1.join(1500);

    long end = System.currentTimeMillis();

    log.debug("r1: {} r2: {} cost: {}", r1, r2, end - start);

}

输出

20:48:01.320 [main] c.TestJoin - r1: 10 r2: 0 cost: 1010

没等够时间

static int r1 = 0;

static int r2 = 0;

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

    test3();

}

public static void test3() throws InterruptedException {

    Thread t1 = new Thread(() -> {

        sleep(2);

        r1 = 10;

    });



    long start = System.currentTimeMillis();

    t1.start();



    // 线程执行结束会导致 join 结束

    t1.join(1500);

    long end = System.currentTimeMillis();

    log.debug("r1: {} r2: {} cost: {}", r1, r2, end - start);

}

输出

20:52:15.623 [main] c.TestJoin - r1: 0 r2: 0 cost: 1502

2、interrupt 方法详解

其主要作用是打断 sleep，wait，join 的线程

这几个方法都会让线程进入阻塞状态

打断 sleep 的线程, 会清空打断状态，以 sleep 为例

private static void test1() throws InterruptedException {

    Thread t1 = new Thread(()->{

        sleep(1);

    }, "t1");

    t1.start();



    sleep(0.5);

    t1.interrupt();

    log.debug(" 打断状态: {}", t1.isInterrupted());

}

输出

java.lang.InterruptedException: sleep interrupted

    at java.lang.Thread.sleep(Native Method)

    at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:340)

    at java.util.concurrent.TimeUnit.sleep(TimeUnit.java:386)

    at cn.itcast.n2.util.Sleeper.sleep(Sleeper.java:8)

    at cn.itcast.n4.TestInterrupt.lambda$test1$3(TestInterrupt.java:59)

    at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

21:18:10.374 [main] c.TestInterrupt -  打断状态: false

正常运行状态的如果打断，那么打断标记为true，如果是阻塞状态被打断，那么其打断状态为false。

2.1 打断正常运行的线程

打断正常运行的线程, 不会清空打断状态

private static void test2() throws InterruptedException {

    Thread t2 = new Thread(()->{

        while(true) {

            Thread current = Thread.currentThread();

            boolean interrupted = current.isInterrupted();

            if(interrupted) {

                log.debug(" 打断状态: {}", interrupted);

                break;

            }

        }

    }, "t2");

    t2.start();



    sleep(0.5);

    t2.interrupt();

}

输出

20:57:37.964 [t2] c.TestInterrupt -  打断状态: true

注意：这个打断标记只是一个标记信号，并不会结束线程的执行，一般是根据这个标记信号来决定是否结束当前线程。

2.2 采用两阶段终止线程，避免stop停止

在一个线程 T1 中如何“优雅”终止线程 T2？这里的【优雅】指的是给 T2 一个料理后事的机会。

错误思路

使用线程对象的 stop() 方法停止线程
- stop 方法会真正杀死线程，如果这时线程锁住了共享资源，那么当它被杀死后就再也没有机会释放锁，其它线程将永远无法获取锁
使用 System.exit(int) 方法停止线程
- 目的仅是停止一个线程，但这种做法会让整个程序都停止

两阶段终止模式

2.2.1 利用 isInterrupted

interrupt 可以打断正在执行的线程，无论这个线程是在 sleep，wait，还是正常运行

class TPTInterrupt {

    private Thread thread;

    public void start(){

        thread = new Thread(() -> {

            while(true) {

                Thread current = Thread.currentThread();

                if(current.isInterrupted()) {

                    log.debug("料理后事");

                    break;

                }

                try {

                    Thread.sleep(1000);

                    log.debug("将结果保存");

                } catch (InterruptedException e) {

                    current.interrupt();  // 设置为true

                }

                // 执行监控操作

            }

        },"监控线程");

        thread.start();

    }

    public void stop() {

        thread.interrupt();

    }

}

调用

TPTInterrupt t = new TPTInterrupt();

t.start();

Thread.sleep(3500);

log.debug("stop");

t.stop();

结果

11:49:42.915 c.TwoPhaseTermination [监控线程] - 将结果保存

11:49:43.919 c.TwoPhaseTermination [监控线程] - 将结果保存

11:49:44.919 c.TwoPhaseTermination [监控线程] - 将结果保存

11:49:45.413 c.TestTwoPhaseTermination [main] - stop

11:49:45.413 c.TwoPhaseTermination [监控线程] - 料理后事

2.2.2 利用停止标记

// 停止标记用 volatile 是为了保证该变量在多个线程之间的可见性

// 我们的例子中，即主线程把它修改为 true 对 t1 线程可见

class TPTVolatile {

    private Thread thread;

    private volatile boolean stop = false;

    public void start(){

        thread = new Thread(() -> {

            while(true) {

                Thread current = Thread.currentThread();

                if(stop) {

                    log.debug("料理后事");

                    break;

                }

                try {

                    Thread.sleep(1000);

                    log.debug("将结果保存");

                } catch (InterruptedException e) {

                }

                // 执行监控操作

            }

        },"监控线程");

        thread.start();

    }

    public void stop() {

        stop = true;

        thread.interrupt();

    }

}

调用

TPTVolatile t = new TPTVolatile();

t.start();

Thread.sleep(3500);

log.debug("stop");

t.stop();

结果

11:54:52.003 c.TPTVolatile [监控线程] - 将结果保存

11:54:53.006 c.TPTVolatile [监控线程] - 将结果保存

11:54:54.007 c.TPTVolatile [监控线程] - 将结果保存

11:54:54.502 c.TestTwoPhaseTermination [main] - stop

11:54:54.502 c.TPTVolatile [监控线程] - 料理后事

2.3 打断处于park状态线程

park, 进入WAITING状态，对比wait不需要获得锁就可以让线程WAITING，通过unpark唤醒

打断处于park状态线程, 不会清空打断状态

private static void test3() throws InterruptedException {

    Thread t1 = new Thread(() -> {

        log.debug("park...");

        LockSupport.park();

        log.debug("unpark...");

        log.debug("打断状态：{}", Thread.currentThread().isInterrupted());

    }, "t1");

    t1.start();





    sleep(1);

    t1.interrupt();

}

输出

21:11:52.795 [t1] c.TestInterrupt - park...

21:11:53.295 [t1] c.TestInterrupt - unpark...

21:11:53.295 [t1] c.TestInterrupt - 打断状态：true

如果打断标记已经是 true, 则 park 会失效

private static void test4() {

    Thread t1 = new Thread(() -> {

        for (int i = 0; i < 5; i++) {

            log.debug("park...");

            LockSupport.park();

            log.debug("打断状态：{}", Thread.currentThread().isInterrupted());

        }

    });

    t1.start();





    sleep(1);

    t1.interrupt();

}

输出

21:13:48.783 [Thread-0] c.TestInterrupt - park...

21:13:49.809 [Thread-0] c.TestInterrupt - 打断状态：true

21:13:49.812 [Thread-0] c.TestInterrupt - park...

21:13:49.813 [Thread-0] c.TestInterrupt - 打断状态：true

21:13:49.813 [Thread-0] c.TestInterrupt - park...

21:13:49.813 [Thread-0] c.TestInterrupt - 打断状态：true

21:13:49.813 [Thread-0] c.TestInterrupt - park...

21:13:49.813 [Thread-0] c.TestInterrupt - 打断状态：true

21:13:49.813 [Thread-0] c.TestInterrupt - park...

21:13:49.813 [Thread-0] c.TestInterrupt - 打断状态：true

提示

可以使用 Thread.interrupted() 清除打断状态

3、不推荐的方法

还有一些不推荐使用的方法，这些方法已过时，容易破坏同步代码块，造成线程死锁

方法名	static	功能说明
stop()		停止线程运行
suspend()		挂起（暂停）线程运行
resume()		恢复线程运行