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juc-02-interrupt()、join()、yield()和守护线程

标签：

Java

这篇文章，给大家介绍一下 Thread 类的进阶知识，介绍并演示 interrupt()、join()、yield()的作用，还有守护线程的特点。

1 Thread 常用API

方法	描述
void start()	启动此线程，JVM将会执行这个线程的 run() 方法
void interrupt()	将线程置为中断状态，中断标识设置为true。
boolean isInterrupted()	判断此线程是否已处于中断状态，此方法不影响线程的中断状态。
static boolean interrupted()	静态方法，判断此线程是否已处于中断状态，并清空此线程的中断状态，也就是说，如果此线程已经被中断了，调用此方法会返回true，并将此线程设置为非中断状态，中断标识设置为false。
void join()	阻塞等待此线程死亡(运行结束)，举例：如果在主线程中执行了子线程（thread）thread.join()，那主线程会阻塞等待直到子线程thread死亡。看不懂描述，可以下面的demo。
void join(long millis)	最多阻塞等待多少毫秒等待此线程死亡(运行结束)，`0`表示永远等待直到此线程死亡
void sleep(long millis)	使当前执行的线程在指定的毫秒数内休眠（暂时停止执行）
void yield()	让出cpu的执行权，将线程从运行转到就绪状态，但是下个时间片，该线程依然有可能被再次选中运行。
void setDaemon(boolean on)	入参为true时，设置当前线程为守护线程，否则为用户线程，此方法在start()方法之前调用才有效。守护线程：与父线程同时死亡(结束)。用户线程：用户线程是独立存在的，不会因为其他用户线程退出而退出
boolean isDaemon()	判断当前线程是否是守护线程

Thread中几个方法的作用

2 如何安全停止线程

2.1 线程自然死亡(结束)

自然执行完
抛出未处理异常

2.2 stop(),destroy(),resume(),suspend()已过时，不建议使用

stop()：强制结束线程，会导致线程不会正确释放资源，
suspend()：挂起，线程不会释放资源，容易导致死锁。

2.3 推荐使用 interrupt()，安全停止线程

注意： java线程是 协作式，而非抢占式
合理方式： 应该调用一个线程的 interrupt() 方法中断一个线程，并不是强行关闭这个线程，只是跟这个线程打个招呼，将线程的中断标志位置为true，线程是否中断，由线程本身决定。

一般情况是： 我们在当前线程的run()方法中，判断当前线程的中断状态是否为true，进而决定是否退出当前线程的运行。

3 InterruptedException

Thread的sleep()、join()和Object的wait()方法，都能够抛出InterruptedException。
interrupt()方法只是将线程的中断标志位置为true，sleep()、join() 、wait()会不断检查线程的中断状态，如果当前线程中断标识位为ture，则会抛出InterruptEdException。

注意： 线程抛出InterruptEdException后，清空此线程的中断状态，也就是说，将此线程设置为非中断状态，中断标识设置为false。
抛出的InterruptEdException被catch后，再调用isInterrupted()，会返回false。

4 interrupt()、isInterrupted()、interrupted() 的使用

interrupt()：只是将线程的中断标志位置为true，并不是强行关闭这个线程，线程是否中断，由线程本身决定。
isInterrupted()：判断此线程是否已处于中断状态，此方法不影响线程的中断状态。
interrupted()：静态方法，获取当前线程的中断状态，不管当前线程中断状态如何，接着清空当前线程的中断状态。

4.1 演示 interrupt() 和 isInterrupted() 安全地退出线程运行


    @Test
    public void testInterrupt() throws InterruptedException {
        // 演示 interrupt() 、 isInterrupted() 和 InterruptedException
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
                System.out.println("子线程开始执行任务..." + formatter.format(LocalDateTime.now()));
                // 如果当前线程不处于中断状态，则每秒打印当前时间
                while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                    try {
                        // sleep() 方法会检测线程的中断状态，如果已中断，则抛出InterruptedException
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                        System.out.println("打印当前时间：" + formatter.format(LocalDateTime.now()));
                    } catch (InterruptedException e) {
                        System.out.println("catch InterruptedException：" + e.getMessage());
                        // InterruptedException 会清空中断状态，所以此时的中断状态为 false
                        System.out.println("当前线程中断状态：" + Thread.currentThread().isInterrupted());
//                        e.printStackTrace();
                        // InterruptedException 会清空中断状态，需要再次执行interrupt()，才能将线程状态置为已中断，退出循环
                        Thread.currentThread().interrupt();
                    }
                }
                System.out.println("子线程任务结束..." + formatter.format(LocalDateTime.now()));
            }
        });
        thread.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        System.out.println("主线程执行子线程的interrupt()");
        // 只是将线程的中断标志位置为true，并不是强行关闭这个线程，线程是否中断，由线程本身决定。
        thread.interrupt();
    }

运行结果：

子线程开始执行任务...2020-09-17 18:18:44
打印当前时间：2020-09-17 18:18:45
打印当前时间：2020-09-17 18:18:46
主线程执行子线程的interrupt()
catch InterruptedException：sleep interrupted
当前线程中断状态：false
子线程任务结束...2020-09-17 18:18:47

4.2 演示 interrupted()

    @Test
    public void testInterrupted() throws InterruptedException {
        // 演示 interrupted()
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                // 静态方法 Thread.interrupted() 获取当前线程的中断状态，不管当前线程中断状态如何，接着清空当前线程的中断状态
                System.out.println("静态方法 Thread.interrupted() 获取当前线程的中断状态：" + Thread.interrupted() + "，然后清空中断状态");
                System.out.println("成员方法 interrupted() 获取当前线程的中断状态："+Thread.currentThread().interrupted());
                DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
                System.out.println("子线程开始执行任务..." + formatter.format(LocalDateTime.now()));
                // 如果当前线程不处于中断状态，则每秒打印当前时间
                if (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                    System.out.println("打印当前时间：" + formatter.format(LocalDateTime.now()));
                }
                System.out.println("子线程任务结束..." + formatter.format(LocalDateTime.now()));
            }
        });
        thread.start();
        thread.interrupt();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
    }

运行结果：

静态方法 Thread.interrupted() 获取当前线程的中断状态：true，然后清空中断状态
成员方法 interrupted() 获取当前线程的中断状态：false
子线程开始执行任务...2020-09-17 18:20:13
打印当前时间：2020-09-17 18:20:13
子线程任务结束...2020-09-17 18:20:13

5 join()、join(long millis) 的使用

join()：阻塞等待此线程死亡(运行结束)。
join(long millis)：设置等待的超时时间，阻塞等待此线程死亡(运行结束)，若超时时间为0，则一直等待直到此线程死亡。
应用场景：这个经常用在线程间的协作，一个线程等另一个线程运行结束后，再继续运行。

线程自然死亡(结束)

自然执行完
抛出未处理异常

看不懂就看看代码，应该容易理解一点：

5.1 join() demo 演示一个线程等另一个线程运行结束后再继续运行

public class TestJoin {

    @Test
    public void testJoin() throws InterruptedException {
        // 演示 join() 方法使用
        //线程自然死亡(结束)：自然执行完或者抛出未处理异常

        // main线程开始运行
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始运行...");
        // t1 不需要等待其他线程运行结束
        JoinThread t1 = new JoinThread("t1", null);
        // t2 线程等待 t1 线程死亡，再继续往下运行
        JoinThread t2 = new JoinThread("t2", t1);
        // t3 线程等待 t2 线程死亡，再继续往下运行
        JoinThread t3 = new JoinThread("t3", t2);
        // t4 线程等待 t3 线程死亡，再继续往下运行
        JoinThread t4 = new JoinThread("t4", t3);

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
        t4.start();
        // main线程等待 t4 线程死亡，再继续往下运行
        t4.join();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "继续运行");
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "运行结束...");
    }
}

//自定义线程类
class JoinThread extends Thread {

    // previousThread：前一个线程
    // 当前线程等待 previousThread 运行结束再继续运行
    private Thread previousThread;

    public JoinThread(String name, Thread previousThread) {
        super(name);
        this.previousThread = previousThread;
    }

    @Override
    public void run() {
        if (this.previousThread != null) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "调用" + this.previousThread.getName() + ".join()，等待" + this.previousThread.getName() + "死亡");
            try {
                // 当前线程等待 previousThread 运行结束再继续运行
                this.previousThread.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "继续运行");
        }
        try {
            // sleep 2 秒，模拟业务执行花了2秒
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "运行结束...");
    }
}

运行结果：

main开始运行...
t2调用t1.join()，等待t1死亡
t4调用t3.join()，等待t3死亡
t3调用t2.join()，等待t2死亡
t1运行结束...
t2继续运行
t2运行结束...
t3继续运行
t3运行结束...
t4继续运行
t4运行结束...
main继续运行
main运行结束...

5.2 join(long millis) demo


    @Test
    public void testJoinWithTimeOut() throws InterruptedException {
        // 演示 join(long millis) 方法使用: 设置等待的超时时间，阻塞等待此线程死亡(运行结束)，若超时时间为0，则一直等待直到此线程死亡。

        // main线程开始运行
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始运行...");
        Thread thread = new Thread(()->{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始运行...");
            try {
                // sleep 5 秒，模拟业务执行花了5秒
                TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "结束...");

        });
        thread.start();
        // join()，阻塞等待 thread 运行结束，设置超时时间为 3000 ms
        thread.join(3000);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "继续运行");
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "运行结束...");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
    }

运行结果：

main开始运行...
Thread-0开始运行...
main继续运行
main运行结束...
Thread-0结束...

6 yield() 的使用

yield()：当前线程让出cpu的执行权，将线程从运行转到就绪状态，但是下个时间片，该线程依然有可能被再次选中运行。
很多情况下，看不出它让出CPU的效果，因为下个时间片它依然有机会抢到cpu资源

public class TestYield {

    @Test
    public void testYield() throws InterruptedException {
        // 演示 yield() 方法使用
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    if (i == 2) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--> " + i + " -- yield");
                        // yield()：线程让出CPU，变成就绪状态
                        Thread.currentThread().yield();
                    }else
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--> " + i);
                }
            }
        }, "t1");
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=== " + i);
                }
            }
        }, "t2");
        t1.start();
        t2.start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1500);
    }
}

运行结果:

t1--> 0
t1--> 1
t1--> 2 -- yield
t2=== 0
t2=== 1
t2=== 2
t2=== 3
t2=== 4
t1--> 3
t1--> 4

7 setDaemon() 守护线程

守护线程：与父线程同时死亡(结束)，也就是说，当父线程运行结束或者抛出异常导致死亡时，不管守护线程业务逻辑有没有执行结束，守护线程也会同时死亡。
用户线程：用户线程是独立存在的，不会因为其他用户线程退出而退出

注意： 守护线程就算有finally代码块，也不能保证一定执行。

7.1 演示守护线程的finally代码块不能保证一定执行

public class TestDaemon {

    @Test
    public void testDaemon() throws InterruptedException {
        // 演示 setDaemon()、isDaemon() 方法使用
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    //判断当前线程是不是守护线程
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "是守护线程: " + Thread.currentThread().isDaemon());
                    DateTimeFormatter formatter = DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
                    // 如果当前线程不处于中断状态，则每秒打印当前时间
                    while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                        try {
                            // sleep() 方法会检测线程的中断状态，如果已中断，则抛出InterruptedException
                            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 打印当前时间：" + formatter.format(LocalDateTime.now()));
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();                        
                            // InterruptedException 会清空中断状态，需要再次执行interrupt()，才能将线程状态置为已中断，退出循环
                            Thread.currentThread().interrupt();
                        }
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 任务结束..." + formatter.format(LocalDateTime.now()));
                } finally {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行 finlly 代码块");
                }
            }
        }, "t1");
        //设置为守护线程，在start()方法之前调用才有效
        t1.setDaemon(true);
        t1.start();
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(3000);
    }
}

运行结果：

t1是守护线程: true
t1 打印当前时间：2020-09-18 11:08:52
t1 打印当前时间：2020-09-18 11:08:53

通过上面的运行结果可以看出，当父线程（主线程）死亡（运行结束时），守护线程也终止运行（死亡），异常信息栈没有打印，finally代码块也没有执行。

通过上面的测试用例，给大家演示了 interrupt()、join()、yield()的作用，还有守护线程的特点。
这几个方法也是Java面试中经常碰到的知识点，希望大家能够在工作中学以致用，正在求职的朋友也能很好的应对面试。

代码：
https://github.com/wengxingxia/002juc.git

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