Java 并发编程知识总结【五】

news2024/11/18 4:19:23

6. 线程中断与 LockSupport

6.1 线程中断机制

大厂(蚂蚁金服)面试题:

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什么是中断?

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

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image-20230101210314188

如何使用中断标识停止线程?

在需要中断的线程中不断监听中断状态,一旦发生中断,就执行相应的中断处理业务逻辑。

方法:

  • 通过一个volatile变量实现
private static volatile boolean isStop = false;

public static void main(String[] args) {
    new Thread(() -> {
        while (true) {
            if (isStop) {
                System.out.println("-----isStop = true,程序结束。");
                break;
            }
            System.out.println("------hello isStop");
        }
    }, "t1").start();

    // 暂停几秒钟线程
    try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    new Thread(() -> isStop = true, "t2").start();
}
  • 通过 AtomicBoolean
private static AtomicBoolean atomicBoolean = new AtomicBoolean(false);

public static void main(String[] args) {
    new Thread(() -> {
        while (true) {
            if (atomicBoolean.get()) {
                System.out.println("-----atomicBoolean.get() = true,程序结束。");
                break;
            }
            System.out.println("------hello atomicBoolean");
        }
    }, "t1").start();

    // 暂停几秒钟线程
    try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    new Thread(() -> atomicBoolean.set(true), "t2").start();
}
  • 通过Thread 类自带的中断 api 方法实现

实例方法interrupt(),没有返回值

image-20230101213640013

源码:

public void interrupt() {
    if (this != Thread.currentThread()) {
        checkAccess();

        // thread may be blocked in an I/O operation
        synchronized (blockerLock) {
            Interruptible b = blocker;
            if (b != null) {
                interrupted = true;
                interrupt0();  // inform VM of interrupt   这里调用 OS 底层,即 调用 C++
                b.interrupt(this);
                return;
            }
        }
    }
    interrupted = true;
    // inform VM of interrupt
    interrupt0();
}

实例方法isInterrupted(),返回布尔值

image-20230101213726635

image-20230101220153811

public static void main(String[] args) {
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        while (true) {
            if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                System.out.println("-----isInterrupted() = true,程序结束。");
                break;
            }
            System.out.println("------hello Interrupt");
        }
    }, "t1");
    t1.start();
    try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    // 修改t1线程的中断标志位为true
    new Thread(t1::interrupt, "t2").start();
}

当前线程的中断标识为true,是不是就立刻停止(重点)?

我们首先来继续说下 interrupt() 方法

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。

证明代码:

public static void main(String[] args) {
    // 中断为true后,并不是立刻stop程序
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        for (int i = 1; i <= 600; i++) {
            System.out.println("------i: " + i);
        }
        System.out.println("t1.interrupt()调用之后02: " + Thread.currentThread().isInterrupted());
    }, "t1");
    t1.start();
    System.out.println("t1.interrupt()调用之前,t1线程的中断标识默认值: " + t1.isInterrupted());
    try {
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(3);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    // 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
    System.out.println("t1.interrupt()调用之后01: " + t1.isInterrupted());
    try {
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(3000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    // 非活动状态,t1线程不在执行中,已经结束执行了。
    System.out.println("t1.interrupt()调用之后03: " + t1.isInterrupted());
}
// 结果
------i: 1
------i: 2
------i: 3
t1.interrupt()调用之前,t1线程的中断标识默认值: false
...
------i: 445
t1.interrupt()调用之后01true   // 从这里已经可以看出 当我们将 t1 线程 interrupt 之后,for 循环还在继续,说明线程没有停止 此时 t1 还处于活动状态 此时的 isInterrupted 为 true
------i: 446
...
------i: 600
t1.interrupt()调用之后02true // 调用 interrupt 之后, 线程中断状态位为 true
t1.interrupt()调用之后03false // 这里为 false 是因为 线程已经结束,停止了,此时应恢复原始状态 false (JDK17不同)

代码继续,问题发现:

public static void main(String[] args) {
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        while (true) {
            if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                System.out.println("-----isInterrupted() = true,程序结束。");
                break;
            }
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("------hello Interrupt");
        }
    }, "t1");
    t1.start();
    try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    new Thread(t1::interrupt, "t2").start();
}
// 此时运行程序后会发现 程序会报 InterruptedException 异常,并且 程序无法停止 继续打印 ------hello Interrupt

why???

我们上面看了 interrupt 方法的源码,在注释中解释了,当中断 wait、join、sleep等阻塞方法时,该线程的中断标识将被清除设置为 false,并且抛出 InterruptedException 异常,并且在 sleep 的源码中也有相应的解释

image-20230101214125367

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如何改进(重点):

public static void main(String[] args) {
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        while (true) {
            if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                System.out.println("-----isInterrupted() = true,程序结束。");
                break;
            }
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                // 线程的中断标志位为false,无法停下,需要再次掉interrupt()设置true
                Thread.currentThread().interrupt();
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("------hello Interrupt");
        }
    }, "t1");
    t1.start();
    try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    new Thread(t1::interrupt, "t2").start();
}
// 我们在 catch 中再次将 中断标识 设置为 true 这样就不会导致无限循环了

总结:中断只是一种协同机制,修改中断标识位仅此而已,不是立刻 stop 打断

静态方法Thread.interrupted()

image-20230101222143780

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---" + Thread.interrupted());
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---" + Thread.interrupted());
    System.out.println("111111");
    Thread.currentThread().interrupt();///----false---> true
    System.out.println("222222");
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---" + Thread.interrupted());
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---" + Thread.interrupted());
}
// 结果
main---false
main---false
111111
222222
main---true
main---false

和普通方法对比

image-20230101222314033

方法的注释也清晰的表达了“中断状态将会根据传入的 ClearInterrupted 参数值确定是否重置”。

所以,静态方法 interrupted将会清除中断状态(传入的参数 ClearInterruptedtrue),实例方法 isInterrupted 则不会(传入的参数 ClearInterruptedfalse

总结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

6.2 线程等待唤醒机制

这一节是线程通信的续接,会更深入

LockSupport 是什么

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LockSupport 是用来创建锁和其他同步类的基本线程阻塞原语。LockSupport 中的 park()unpark() 的作用分别是阻塞线程和解除阻塞线程

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。

LockSupport 的主要方法:

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

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。

unpark(Thread thread) :唤醒处于阻塞状态的指定线程

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()方法会立即解除阻塞。

三种让线程等待唤醒的方法:

  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
  2. 使用 JUC 包中 Conditionawait() 方法让线程等待,使用 signal() 方法唤醒线程
  3. LockSupport 类可以阻塞当前线程以及唤醒指定被阻塞的线程

方式一:

正常情况:

public static void main(String[] args) {
    new Thread(() -> {
        synchronized (objectLock) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---come in");
            try {
                objectLock.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---被唤醒");
        }
    }, "t1").start();

    new Thread(() -> {
        synchronized (objectLock) {
            objectLock.notify();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---发出通知");
        }
    }, "t2").start();
}
// 结果
t1	---come in
t2	---发出通知
t1	---被唤醒

异常情况1,取消使用 synchronized 关键字。即 wait 方法和 notify 方法,两个都去掉同步代码块:

// 结果
Exception in thread "t2" java.lang.IllegalMonitorStateException: current thread is not owner
	at java.base/java.lang.Object.notify(Native Method)
	at com.lt.juc.interrupt.LockSupportDemo.lambda$main$1(LockSupportDemo.java:36)
	at java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:833)
Exception in thread "t1" java.lang.IllegalMonitorStateException: current thread is not owner
	at java.base/java.lang.Object.wait(Native Method)
	at java.base/java.lang.Object.wait(Object.java:338)
	at com.lt.juc.interrupt.LockSupportDemo.lambda$main$0(LockSupportDemo.java:26)
	at java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:833)

异常情况2,将 notify 放在 wait 方法前面:

public static void main(String[] args) {
    new Thread(() -> {
        //暂停几秒钟线程
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        synchronized (objectLock) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---come in");
            try {
                objectLock.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---被唤醒");
        }
    }, "t1").start();

    new Thread(() -> {
        synchronized (objectLock) {
            objectLock.notify();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---发出通知");
        }
    }, "t2").start();
}
// 结果 可以发现 程序还在运行,被阻塞,无法唤醒
t2	---发出通知
t1	---come in 

总结

  • waitnotify 方法必须要在同步块或者方法里面,且成对出现使用
  • waitnotify 才OK

方式二:

正常情况:

static Lock lock = new ReentrantLock();
static Condition condition = lock.newCondition();

public static void main(String[] args) {
    new Thread(() -> {
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---come in");
            condition.await();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---被唤醒");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }, "t1").start();

    new Thread(() -> {
        lock.lock();
        try {
            condition.signal();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---发出通知");
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }, "t2").start();
}
// 结果
t1	---come in
t2	---发出通知
t1	---被唤醒

异常情况1,去掉 lock/unlock

// 结果
Exception in thread "t2" java.lang.IllegalMonitorStateException at java.base/java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.signal(AbstractQueuedSynchronizer.java:1473) at com.lt.juc.interrupt.LockSupportDemo.lambda$main$1(LockSupportDemo.java:42)
at java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:833)
Exception in thread "t1" java.lang.IllegalMonitorStateException at java.base/java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.enableWait(AbstractQueuedSynchronizer.java:1516) at java.base/java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.await(AbstractQueuedSynchronizer.java:1611) at com.lt.juc.interrupt.LockSupportDemo.lambda$main$0(LockSupportDemo.java:30)
	at java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:833)

异常情况2,先 signalawait

static Lock lock = new ReentrantLock();
static Condition condition = lock.newCondition();

public static void main(String[] args) {
    new Thread(() -> {
        // 暂停几秒钟线程
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---come in");
            condition.await();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---被唤醒");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }, "t1").start();

    new Thread(() -> {
        lock.lock();
        try {
            condition.signal();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---发出通知");
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }, "t2").start();
}
// 结果 可以发现 程序还在运行,被阻塞,无法唤醒
t2	---发出通知
t1	---come in

结论:

  • Condtion 中的线程等待和唤醒方法之前,需要先获取锁
  • 一定要先 awaitsignal,不要反了

由上述两种方法可知,ObjectCondition 使用的限制条件:

  • 线程先要获得并持有锁,必须在锁块( synchronizedlock)中
  • 必须要先等待后唤醒,线程才能够被唤醒

方法三:

public static void main(String[] args) {
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---come in");
        LockSupport.park();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---被唤醒");
    }, "t1");
    t1.start();

    new Thread(() -> {
        LockSupport.unpark(t1);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---发出通知");
    }, "t2").start();
}
// 结果 可以发现使用 LockSupport 方法 无锁块要求 并且 唤醒等待顺序也无要求 但是切记,permit 的值最多为1
t2	---发出通知
t1	---come in
t1	---被唤醒
public static void main(String[] args) {
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---come in");
        LockSupport.park();
        LockSupport.park();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---被唤醒");
    }, "t1");
    t1.start();

    new Thread(() -> {
        LockSupport.unpark(t1);
        LockSupport.unpark(t1);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + "---发出通知");
    }, "t2").start();
}
// 结果 我们使用了 2次 park 和2次 unpark 但是程序还是被阻塞 就是因为 许可证 permit 最大为1 
t1	---come in
t2	---发出通知

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文本分类(LSTM+PyTorch)

本文的配套代码已上传至github&#xff0c;链接在文末&#xff0c;同时附带中文数据集。 一、传统方法的基本步骤 预处理&#xff1a;首先进行分词&#xff0c;然后是除去停用词&#xff1b;将文本表示成向量&#xff0c;常用的就是文本表示向量空间模型&#xff1b;进行特征…

回调函数、qsort函数、sort函数与lambda表达式

目录 目录 1、回调函数 2、sort函数 3、lambda表达式 4、qsort与sort函数使用lambda表达式 1、回调函数 回调函数就是一个通过函数指针调用的函数。如果你把函数的指针&#xff08;地址&#xff09;作为参数传递给另一 个函数&#xff0c;当这个指针被用来调用其所指向的函…

凝心聚力 开源共建 | 统信软件参与成立OpenKunlun开源固件社区

11月22日&#xff0c;统信软件携手国内固件厂商、处理器厂商、外设板卡厂商等数十家产业同仁参与共建的OpenKunlun开源固件社区正式成立&#xff01; OpenKunlun社区是在自愿、开源、平等和协作的基础上&#xff0c;由基础软硬件企业、高等院校、个人开发者共同参与的非营利性开…

STM32——STM32中断系统与EXTI外部中断

文章目录一、中断系统二、STM32中断系统三、NVIC&#xff08;嵌套中断向量控制器&#xff09;NVIC基本结构NVIC优先级分组四、EXTI&#xff08;外部中断&#xff09;EXTI简介EXTI基本结构AFIO复用IO口EXTI框图五、对射式红外传感器计次电路设计关键函数EXTI库函数文件&#xff…

SpringMVC与SpringBoot响应请求的流程

SpringMVC是基于Servlet的MVC模型&#xff0c;Model&#xff1a;一个或多个javabean对象&#xff0c;用于存储数据和业务逻辑&#xff1b;View&#xff1a;一个或多个jsp页面&#xff0c;拿到控制器提交的数据为模型提供数据显示&#xff1b;Controller&#xff1a;一个或多个s…

【消息中间件】RabbitMQ的工作模式

前 言 &#x1f349; 作者简介&#xff1a;半旧518&#xff0c;长跑型选手&#xff0c;立志坚持写10年博客&#xff0c;专注于java后端 ☕专栏简介&#xff1a;深入、全面、系统的介绍消息中间件 &#x1f330; 文章简介&#xff1a;本文将介绍RabbitMQ的工作模式 &#x1f353…

cubeIDE开发, stm32的CRC计算CubeMX配置及HAL库底层实现分析

一、stm32的CRC 1.1 CRC的简介及MCU关联说明 STM32的CRC(Cyclic Redundancy Check&#xff0c;循环冗余校验)计算单元使用一个固定的多项式发生器&#xff0c;从一个32位的数据字产生一个CRC码。在业务开发应用中&#xff0c;会基于CRC的技术用于验证数据传输或存储完整性。在E…

【python基础_05】面向对象1_对象和类、魔术方法

文章目录1. 类和对象1.1 使用对象组织数据的模版1.2 成员变量和成员方法1.3 实现代码2. 内置方法&#xff08;魔术方法&#xff09;2.1 构造方法&#xff1a; __init__()2.2 __call__()2.3 __len__()2.3 __str__()2.4 __getitem__()2.5 __setitem__()2.6 __delitem__()2.7 __lt…

【从零开始学习深度学习】35. 门控循环神经网络之门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)介绍、Pytorch实现GRU并进行训练预测

在循环神经网络中&#xff0c;当时间步数较大或者时间步较小时&#xff0c;循环神经网络的梯度较容易出现衰减或爆炸。上一篇文章中介绍的裁剪梯度可以应对梯度爆炸&#xff0c;但无法解决梯度衰减的问题。因此&#xff0c;循环神经网络在实际中较难捕捉时间序列中时间步距离较…

Elastic-Job分布式任务调度(1):概述

1 什么是任务调度 我们可以先思考一下下面业务场景的解决方案&#xff1a; 某电商系统需要在每天上午10点&#xff0c;下午3点&#xff0c;晚上8点发放一批优惠券。某银行系统需要在信用卡到期还款日的前三天进行短信提醒。某财务系统需要在每天凌晨0:10结算前一天的财务数据…

【自学Python】Linux安装Python

Linux安装Python Python下载 Python下载地址 https://www.python.org/ftp/python/3.7.4/Python-3.7.4.tar.xzPython下载 我们在 Linux 终端中&#xff0c;直接使用 wget 命令&#xff0c;下载 Linux 版 Python 的安装包&#xff0c;我们在终端输入以下命令&#xff1a; wg…

PAT乙级|1094 谷歌的招聘

题源https://pintia.cn/problem-sets/994805260223102976/exam/problems/1071785997033074688 提交1&#xff1a;一个用例没过 提交2&#xff1a;AC 错因&#xff1a;输出需为字符串&#xff0c;例如在 200236 中找 4 位素数&#xff0c;解是0023 关键&#xff1a;第33行代码…