Java多线程系列篇之中断机制

引入

蚂蚁金服面试题：如何停止、中断一个运行中的线程？

如果直接回答 interrupt 那就爆炸了💥，答案绝对是错误的，这就是对底层运行机制的不了解，所以我们首先要搞清楚这几个API的异同点

方法名	返回值	作用描述
interrupt	void	一个实例方法，仅仅是将置标志符为true，不会停止线程
interrupted	boolean(静态方法)	判断此线程是否被中断，并且清除当前中断状态，这个方法主要做了2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置为false *这个方法有点不好理解，因为连续调用2次的结果可能不一样
isInterrupted	boolean	判断当前线程是否被中断（通过检测中断标识位置）

中断协商机制

首先，一个线程不应该由其他线程来强制中断或者停止，而是应该由线程自己自行停止

所以，Thread.stop、Thread.suspend、Thread.resume 都已经废弃了

其次，在Java中没有办法立刻停止一条线程，然而停止线程却是很重要的，如取消一个耗时的操作。因此，Java提供了一种用于停止线程的机制--中断

中断协商机制并不是立刻+马上+now，stop一个线程

中断只是一种协商机制，Java并没有给中断增加任何语法，中断的过程完全是需要程序员自行实现。若需要中断一个线程，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中断的标识为设置为True；接着你需要自己写代码不断的检测当前线程的表示为，如果为True表示为中断，为false表示为未中断；

通过调用线程对象的interrupt方法将该线程的标识位置为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Demo

volatile实现

通过volatile的可见性实现线程中断

AtomicBoolean实现

通过原子类进行实现

Thread类API实现

通过interrupt进行实现

package com.gzczy.concurrent.thread.interrupted;

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;

/**
 * @Description 停止线程三种方法
 * @Author chenzhengyu
 * @Date 2021-03-21 15:22
 */
public class STWThreadDemo {

    private static volatile boolean flag = true;

    private static AtomicBoolean atomicBoolean = new AtomicBoolean(true);

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            //demo1();
            //demo2();
            demo3();
        },"t1");
        t1.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
        new Thread(()->{
            //flag = false;
            //atomicBoolean.compareAndSet(true,false);
            t1.interrupt();
        }).start();
    }

    /**
     * 第一种：使用volatile关键字进行停止
     */

    public static void demo1(){
        while (flag){
            System.out.println("正在运行");
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * 第二种：通过原子类
     */
    public static void demo2(){
        while (atomicBoolean.get()){
            System.out.println("正在运行");
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /**
     * 第三种：通过interrupt方法进行打断
     */
    public static void demo3(){
        while (!Thread.currentThread().isInterrupted()){
            System.out.println("正在运行");
        }
    }
}      

源码分析

具体来说，当对一个线程，调用interrupt()时

• 如果线程处于正常活跃的状态，那么将会该线程的中断标识设置为true，也就仅此而已，被设置中断标识的线程会继续运行，不受影响。所以调用调用interrupt()时，需要被调用的线程自己进行配合才行
• 如果线程处于阻塞状态（如图1代码所示）sleep、wait、join等状态，在别的线程中调用当前对象的interrupt()时，线程会立刻退出阻塞状态，并且抛出InterruptedException异常

生产案例

故障代码

在生产上，我们不能单纯的以为Interrupt能够中断线程，这只是一种协商机制，请看下面案例

package com.gzczy.concurrent.thread.interrupted;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @Description 线程中断demo
 * @Author chenzhengyu
 * @Date 2021-03-21 15:49
 */
public class InterruptErrorDemo {

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            CanNotStop();
        }, "t1");
        t1.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        Thread t2 = new Thread(()->{
            t1.interrupt();
        },"t2");
        t2.start();
    }

    /**
     * 抛出异常后仍然 无法正常打断
     */
    public static void CanNotStop(){
        while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
            System.out.println("Running.....");
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}      

运行结果

Running.....
Running.....
Running.....
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 com.gzczy.concurrent.thread.interrupted.InterruptErrorDemo.CanNotStop(InterruptErrorDemo.java:31)
    at com.gzczy.concurrent.thread.interrupted.InterruptErrorDemo.lambda$main$0(InterruptErrorDemo.java:14)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
Running.....
Running.....
Running.....
Running.....      

通过运行结果我们可以观察到，运行完成就抛出了异常，然后就一直停不下来了。这种情况会导致在生产实际情况下的系统卡顿，因为程序无法正常终止。在代码中，我们翻开interrupt源码可以发现这句话：当我们打断正在睡眠的线程时候，我们会清除打断标记，由于t2刚刚是发起了打断请求，设置打断标识为true，但是因为有睡眠代码块，打断时候会把打断标识清空，导致无法进入break代码块，即便是异常也没有停，所以我们需要将线程中断标记位置改为true

正确代码

我们在刚刚catch代码块再次打断，复位标志位，使其能够正确的中断线程

package com.gzczy.concurrent.thread.interrupted;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @Description 线程中断demo
 * @Author chenzhengyu
 * @Date 2021-03-21 15:49
 */
public class InterruptErrorDemo {

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            CanNotStop();
        }, "t1");
        t1.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        Thread t2 = new Thread(()->{
            t1.interrupt();
        },"t2");
        t2.start();
    }

    /**
     * 抛出异常后仍然 无法正常打断（原因请点击进入API查看，sleep wait join方法打断会清除打断标识）
     * 在异常部分需要再次打断 重置标志位
     */
    public static void CanNotStop(){
        while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
            System.out.println("Running.....");
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                //我们在刚刚catch代码块再次打断，复位标志位，使其能够正确的中断线程
                Thread.currentThread().interrupt();
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}      

方法加深理解

判断下列代码输出的结果

package com.gzczy.concurrent.thread.interrupted;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @Description 对比打断方法中间
 * @Author chenzhengyu
 * @Date 2021-03-21 16:14
 */
@Slf4j(topic = "c.InterruptCompare")
public class InterruptCompare {

    public static void main(String[] args) {
        log.info("==>"+Thread.interrupted());
        log.info("==>"+Thread.interrupted());
        log.info("========================");
        Thread.currentThread().interrupt();
        log.info("========================");
        //通过观察结果 我们可以看到这里显示为true 因为刚刚打断了，与此同时会将打断状态清空，下次判断为false
        log.info("==>"+Thread.interrupted());
        // 此方法并不会重置标识位置，只是单纯的显示一下当前状态
        log.info("==>"+Thread.currentThread().isInterrupted());
        log.info("==>"+Thread.interrupted());
    }
}
      

结果

16:47:54.803 [main] c.InterruptCompare - ==>false
16:47:54.806 [main] c.InterruptCompare - ==>false
16:47:54.806 [main] c.InterruptCompare - ========================
16:47:54.806 [main] c.InterruptCompare - ========================
16:47:54.806 [main] c.InterruptCompare - ==>true
16:47:54.806 [main] c.InterruptCompare - ==>false
16:47:54.806 [main] c.InterruptCompare - ==>false      

底层源码分析

log.info("==>"+Thread.interrupted());

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

log.info("==>"+Thread.currentThread().isInterrupted());

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

通过方法观察我们可以看到清晰的表达了”中断状态将会传入的ClearInterrupted参数值确定是否需要重置“

由此可以得出结论：

静态方法Interrupted将会清除中断状态（传入参数的ClearInterrupted为true）

实例方法isInterrupted则不会（传入参数的ClearInterrupted为false）