聊聊貫穿Java并發(fā)編程的中斷機(jī)制

本來(lái)是要介紹 AQS 作為我們走進(jìn)并發(fā)編程源碼環(huán)節(jié)的第一步，但 AQS 涉及的知識(shí)點(diǎn)也還真有點(diǎn)多，每一個(gè)都?jí)騿为?dú)拿出來(lái)說(shuō)一說(shuō)，恰巧有朋友私信我“不理解線程的中斷機(jī)制”，中斷機(jī)制又恰巧是 AQS API實(shí)現(xiàn)的一部分，更貫穿于整個(gè)并發(fā)編程內(nèi)容中。于是就打算單獨(dú)說(shuō)一說(shuō)這個(gè)小機(jī)制，先讓大家做到心中有 number

在學(xué)習(xí)/編寫(xiě)并發(fā)程序時(shí)，總會(huì)聽(tīng)到/看到如下詞匯：

• 線程被中斷或拋出InterruptedException
• 設(shè)置了中斷標(biāo)識(shí)
• 清空了中斷標(biāo)識(shí)
• 判斷線程是否被中斷

在 Java Thread 類(lèi)又提供了長(zhǎng)相酷似，讓人傻傻分不清的三個(gè)方法來(lái)處理并發(fā)中斷問(wèn)題：

• interrupt()
• interrupted()
• isInterrupted()

看到這我不禁會(huì)問(wèn)自己：

什么是中斷機(jī)制？

剛剛接觸【中斷】這個(gè)詞時(shí)，先入為主的概念就是“直接中斷/打斷”正在做的事，使其停止。我的理解是這樣的：

你：在打游戲

女朋友：別打游戲了，趕快過(guò)來(lái)吃飯

你：聽(tīng)到女朋友招呼之后立馬中斷手中的游戲乖乖過(guò)去吃飯

在多線程編程中，中斷是一種【協(xié)同】機(jī)制，怎么理解這么高大上的詞呢？就是女朋友叫你吃飯，你收到了中斷游戲通知，但是否馬上放下手中的游戲去吃飯看你心情 。在程序中怎樣演繹這個(gè)心情就看具體的業(yè)務(wù)邏輯了，Java 的中斷機(jī)制就是這么簡(jiǎn)單

如果還沒(méi)改變這個(gè)先入為主的概念，我懷你沒(méi)有女朋友（?）我們擁抱一下

為什么會(huì)有中斷機(jī)制？

中斷是一種協(xié)同機(jī)制，我覺(jué)得就是解決【當(dāng)局者迷】的狀況

現(xiàn)實(shí)中，你努力忘我沒(méi)有晝夜的工作，如果再?zèng)]有人告知你中斷，你身體是吃不消的。

在多線程的場(chǎng)景中，有的線程可能迷失在怪圈無(wú)法自拔（自旋浪費(fèi)資源），這時(shí)就可以用其他線程在恰當(dāng)的時(shí)機(jī)給它個(gè)中斷通知，被“中斷”的線程可以選擇在恰當(dāng)的時(shí)機(jī)選擇跳出怪圈，最大化的利用資源

那程序中如何中斷？怎樣識(shí)別是否中斷？又如何處理中斷呢？這就與上文提到的三個(gè)方法有關(guān)了

interrupt() VS isInterrupted() VS interrupted()

Java 的每個(gè)線程對(duì)象里都有一個(gè) boolean 類(lèi)型的標(biāo)識(shí)，代表是否有中斷請(qǐng)求，可你尋遍 Thread 類(lèi)你也不會(huì)找到這個(gè)標(biāo)識(shí)，因?yàn)檫@是通過(guò)底層 native 方法實(shí)現(xiàn)的。

interrupt()

interrupt() 方法是 唯一一個(gè) 可以將上面提到中斷標(biāo)志設(shè)置為 true 的方法，從這里可以看出，這是一個(gè) Thread 類(lèi) public 的對(duì)象方法，所以可以推斷出任何線程對(duì)象都可以調(diào)用該方法，進(jìn)一步說(shuō)明就是可以一個(gè)線程 interrupt 其他線程，也可以 interrupt 自己。其中，中斷標(biāo)識(shí)的設(shè)置是通過(guò) native 方法 interrupt0 完成的

在 Java 中，線程被中斷的反應(yīng)是不一樣的，脾氣不好的直接就拋出了 InterruptedException() ，

該方法注釋上寫(xiě)的很清楚，當(dāng)線程被阻塞在：

1. wait()
2. join()
3. sleep()

這些方法時(shí)，如果被中斷，就會(huì)拋出 InterruptedException 受檢異常（也就是必須要求我們 catch 進(jìn)行處理的）

熟悉 JUC 的朋友可能知道，其實(shí)被中斷拋出 InterruptedException 的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這幾個(gè)方法，比如：

反向推理，這些可能阻塞的方法如果聲明有 throws InterruptedException ， 也就暗示我們它們是可中斷的

調(diào)用 interrput() 方法后，中斷標(biāo)識(shí)就被設(shè)置為 true 了，那我們?cè)趺蠢眠@個(gè)中斷標(biāo)識(shí)，來(lái)判斷某個(gè)線程中斷標(biāo)識(shí)到底什么狀態(tài)呢？

isInterrupted()

這個(gè)方法名起的非常好，因?yàn)楸容^符合我們 bean boolean 類(lèi)型字段的 get 方法規(guī)范，沒(méi)錯(cuò)，該方法就是返回中斷標(biāo)識(shí)的結(jié)果：

• true：線程被中斷，
• false：線程沒(méi)被中斷或被清空了中斷標(biāo)識(shí)（如何清空我們一會(huì)兒看）

拿到這個(gè)標(biāo)識(shí)后，線程就可以判斷這個(gè)標(biāo)識(shí)來(lái)執(zhí)行后續(xù)的邏輯了。有起名好的，也有起名不好的，就是下面這個(gè)方法：

interrupted()

按照常規(guī)翻譯，過(guò)去時(shí)時(shí)態(tài)，這就是“被打斷了/被打斷的”，其實(shí)和上面的 isInterrupted() 方法差不多，兩個(gè)方法都是調(diào)用 private 的 isInterrupted() 方法， 唯一差別就是會(huì)清空中斷標(biāo)識(shí)（這是從方法名中怎么也看不出來(lái)的）

因?yàn)檎{(diào)用該方法，會(huì)返回當(dāng)前中斷標(biāo)識(shí)，同時(shí)會(huì)清空中斷標(biāo)識(shí)，就有了那一段有點(diǎn)讓人迷惑的方法注釋?zhuān)?/p>

來(lái)段程序你就會(huì)明白上面注釋的意思了：

Thread.currentThread().isInterrupted(); // true
Thread.interrupted() // true，返回true后清空了中斷標(biāo)識(shí)將其置為 false
Thread.currentThread().isInterrupted(); // false
Thread.interrupted() // false

這個(gè)方法總覺(jué)得很奇怪，現(xiàn)實(shí)中有什么用呢？

當(dāng)你可能要被大量中斷并且你想確保只處理一次中斷時(shí)，就可以使用這個(gè)方法了

該方法在 JDK 源碼中應(yīng)用也非常多，比如（后續(xù)文章會(huì)具體分析，這里知道該方法的作用和使用場(chǎng)景就好）：

相信到這里你已經(jīng)能明確分辨三胞胎都是誰(shuí)，并發(fā)揮怎樣的作用了，那么有哪些場(chǎng)景我們可以使用中斷機(jī)制呢？

中斷機(jī)制的使用場(chǎng)景

通常，中斷的使用場(chǎng)景有以下幾個(gè)

• 點(diǎn)擊某個(gè)桌面應(yīng)用中的關(guān)閉按鈕時(shí)（比如你關(guān)閉 IDEA，不保存數(shù)據(jù)直接中斷好嗎？）；
• 某個(gè)操作超過(guò)了一定的執(zhí)行時(shí)間限制需要中止時(shí)；
• 多個(gè)線程做相同的事情，只要一個(gè)線程成功其它線程都可以取消時(shí)；
• 一組線程中的一個(gè)或多個(gè)出現(xiàn)錯(cuò)誤導(dǎo)致整組都無(wú)法繼續(xù)時(shí)；

因?yàn)橹袛嗍且环N協(xié)同機(jī)制，提供了更優(yōu)雅中斷方式，也提供了更多的靈活性，所以當(dāng)遇到如上場(chǎng)景等，我們就可以考慮使用中斷機(jī)制了

使用中斷機(jī)制有哪些注意事項(xiàng)

其實(shí)使用中斷機(jī)制無(wú)非就是注意上面說(shuō)的兩項(xiàng)內(nèi)容：

1. 中斷標(biāo)識(shí)
2. InterruptedException

前浪已經(jīng)將其總結(jié)為兩個(gè)通用原則，我們后浪直接站在肩膀上用就可以了，來(lái)看一下這兩個(gè)原則是什么：

原則-1

如果遇到的是可中斷的阻塞方法, 并拋出 InterruptedException，可以繼續(xù)向方法調(diào)用棧的上層拋出該異常；如果檢測(cè)到中斷，則可清除中斷狀態(tài)并拋出 InterruptedException，使當(dāng)前方法也成為一個(gè)可中斷的方法

原則-2

若有時(shí)候不太方便在方法上拋出 InterruptedException，比如要實(shí)現(xiàn)的某個(gè)接口中的方法簽名上沒(méi)有 throws InterruptedException，這時(shí)就可以捕獲可中斷方法的 InterruptedException 并通過(guò) Thread.currentThread.interrupt() 來(lái)重新設(shè)置中斷狀態(tài)。

再通過(guò)個(gè)例子來(lái)加深一下理解：

本意是當(dāng)前線程被中斷之后，退出while(true),  你覺(jué)得代碼有問(wèn)題嗎？（先不要向下看）

Thread th = Thread.currentThread();
while(true) {
  if(th.isInterrupted()) {
    break;
  }
  // 省略業(yè)務(wù)代碼
  try {
    Thread.sleep(100);
  }catch (InterruptedException e){
    e.printStackTrace();
  }
}

打開(kāi) Thread.sleep 方法：

sleep 方法拋出 InterruptedException后，中斷標(biāo)識(shí)也被清空置為 false，我們?cè)赾atch 沒(méi)有通過(guò)調(diào)用 th.interrupt() 方法再次將中斷標(biāo)識(shí)置為 true，這就導(dǎo)致無(wú)限循環(huán)了

這兩個(gè)原則很好理解。總的來(lái)說(shuō)，我們應(yīng)該留意 InterruptedException，當(dāng)我們捕獲到該異常時(shí)，絕不可以默默的吞掉它，什么也不做，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致上層調(diào)用棧什么信息也獲取不到。其實(shí)在編寫(xiě)程序時(shí)，捕獲的任何受檢異常我們都不應(yīng)該吞掉

JDK 中有哪些使用中斷機(jī)制的地方呢？

中斷機(jī)制貫穿整個(gè)并發(fā)編程中，這里只簡(jiǎn)單列覺(jué)大家經(jīng)常會(huì)使用的，我們可以通過(guò)閱讀JDK源碼來(lái)進(jìn)一步了解中斷機(jī)制以及學(xué)習(xí)如何使用中斷機(jī)制

ThreadPoolExecutor

ThreadPoolExecutor 中的 shutdownNow 方法會(huì)遍歷線程池中的工作線程并調(diào)用線程的 interrupt 方法來(lái)中斷線程

FutureTask

FutureTask 中的 cancel 方法，如果傳入的參數(shù)為 true，它將會(huì)在正在運(yùn)行異步任務(wù)的線程上調(diào)用 interrupt 方法，如果正在執(zhí)行的異步任務(wù)中的代碼沒(méi)有對(duì)中斷做出響應(yīng)，那么 cancel 方法中的參數(shù)將不會(huì)起到什么效果

總結(jié)

到這里你應(yīng)該理解Java 并發(fā)編程中斷機(jī)制的含義了，它是一種協(xié)同機(jī)制，和你先入為主的概念完全不一樣。區(qū)分了三個(gè)相近方法，說(shuō)明了使用場(chǎng)景以及使用原則，同時(shí)又給出JDK源碼一些常見(jiàn)案例，相信你已經(jīng)胸中有溝壑了，接下來(lái)，跟上節(jié)奏，我們陸續(xù)走進(jìn)源碼吧

靈魂追問(wèn)

1. 拋出 InterruptedException 后，中斷標(biāo)識(shí)就一定被清空嗎？
2. 處在死鎖狀態(tài)的線程是否可以被中斷呢？
3. 進(jìn)入臨界區(qū)的線程能否被中斷呢？如果不能有什么辦法能響應(yīng)中斷嗎？
4. 個(gè)人感覺(jué)interrupted這個(gè)方法名稱(chēng)不是特別好，如果你也覺(jué)得不好，讓你設(shè)計(jì)這個(gè)地方，你有什么想法？

有朋友可能會(huì)問(wèn)文章開(kāi)頭的圖，同時(shí)看一個(gè)類(lèi)的不同部分怎么實(shí)現(xiàn)的？不等您開(kāi)口，我就全盤(pán)招了，其實(shí)就是屏幕分割（在文件上鼠標(biāo)右鍵->選擇水平/垂直分割），這樣在同時(shí)查看某些代碼時(shí)還是很方便的（帶魚(yú)屏垂直分割真是爽翻天），保姆式演示如下（由于公眾號(hào)限制，完整動(dòng)圖查看原文吧）：

參考

1. Java 并發(fā)編程實(shí)戰(zhàn)
2. Java并發(fā)編程的藝術(shù)
3. https://www.infoq.cn/article/java-interrupt-mechanism
4. https://coderanch.com/t/237332/certification/explain-interrupt-isInterrupted-interrupted-method
5. https://dzone.com/articles/waiting-for-coroutines

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