Do not go gentle into that good night ~

JUC-经典自增自减问题分析 2023-04-10|JUC|Java-并发编程-JUC

Java中自增自减在JVM中的体现

Java中自增自减操作底层并不是原子操作(以静态变量为例)，多线程情况下容易出现共享安全问题

i++

getstatic i // 获取静态变量i的值
iconst_1 // 准备常量1
iadd // 自增
putstatic i // 将修改后的值存入静态变量i

i–

getstatic i // 获取静态变量i的值
iconst_1 // 准备常量1
isub // 自减
putstatic i // 将修改后的值存入静态变量i

共享操作代码

static int counter = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 Thread t1 = new Thread(() -> {
 	for (int i = 0; i < 5000; i++) {
 		counter++;
 	 }
	}, "t1");
 Thread t2 = new Thread(() -> {
 	for (int i = 0; i < 5000; i++) {
 		counter--;
 	}
 }, "t2");
 t1.start();
 t2.start();
 t1.join();
 t2.join();
 log.debug("{}",counter);
}

单线程情况(运行正常)

多线程情况(运行异常)

JUC-Interrupt 2023-04-08|JUC|Java-并发编程-JUC

中断（Interrupt）一个线程意味着在该线程完成任务之前停止其正在进行的一切，有效地中止其当前的操作。线程是死亡、还是等待新的任务或是继续运行至下一步，就取决于这个程序。虽然初次看来它可能显得简单，但是，你必须进行一些预警以实现期望的结果。

场景引入

目标：在一个线程 T1 中如何优雅终止线程 T2？优雅指的是给 T2 一个后置处理器（Two Phase Termination）

错误思想：

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，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

正确思路：

当run方法执行完后，线程就会退出。但有时run方法是永远不会结束的，如在服务端程序中使用线程进行监听客户端请求，或是其他的需要循环处理的任务。在这种情况下，一般是将这些任务放在一个循环中，如while循环。如果想使while循环在某一特定条件下退出，最直接的方法就是设一个boolean类型的标志，并通过设置这个标志为true或false来控制while循环是否退出

示例代码

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TwoPhaseTermination tpt = new TwoPhaseTermination();
        tpt.start();
        Thread.sleep(3500);
        tpt.stop();
    }
}
class TwoPhaseTermination {
    private Thread monitor;
    // 启动监控线程
    public void start() {
        monitor = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    Thread thread = Thread.currentThread();
                    if (thread.isInterrupted()) {
                        System.out.println("后置处理");
                        break;
                    }
                    try {
                        Thread.sleep(1000);					// 睡眠
                        System.out.println("执行监控记录");	// 在此被打断不会异常
                    } catch (InterruptedException e) {		// 在睡眠期间被打断，进入异常处理的逻辑
                        e.printStackTrace();
                        // 重新设置打断标记，打断 sleep 会清除打断状态
                        thread.interrupt();
                    }
                }
            }
        });
        monitor.start();
    }
    // 停止监控线程
    public void stop() {
        monitor.interrupt();
    }
}

interrupt

说明

Thread.interrupt()方法: 作用是中断线程。将会设置该线程的中断状态位，即设置为true，中断的结果线程是死亡、还是等待新的任务或是继续运行至下一步，就取决于这个程序本身。线程会不时地检测这个中断标示位，以判断线程是否应该被中断（中断标示值是否为true）。它并不像stop方法那样会中断一个正在运行的线程　
interrupt()方法只是改变中断状态，不会中断一个正在运行的线程。需要用户自己去监视线程的状态为并做处理。支持线程中断的方法（也就是线程中断后会抛出interruptedException的方法）就是在监视线程的中断状态，一旦线程的中断状态被置为“中断状态”，就会抛出中断异常。这一方法实际完成的是，给受阻塞的线程发出一个中断信号，这样受阻线程检查到中断标识，就得以退出阻塞的状态。
更确切的说，如果线程被Object.wait, Thread.join和Thread.sleep三种方法之一阻塞，此时调用该线程的interrupt()方法，那么该线程将抛出一个 InterruptedException中断异常（该线程必须事先预备好处理此异常），从而提早地终结被阻塞状态。如果线程没有被阻塞，这时调用 interrupt()将不起作用，直到执行到wait(),sleep(),join()时,才马上会抛出 InterruptedException。

打断正常运行的线程：不会清空打断状态（true）

public static void main(String[] args) throws Exception {
    Thread t2 = new Thread(()->{
        while(true) {
            Thread current = Thread.currentThread();
            boolean interrupted = current.isInterrupted();
            if(interrupted) {
                System.out.println(" 打断状态: {}" + interrupted);//打断状态: {}true
                break;
            }
        }
    }, "t2");
    t2.start();
    Thread.sleep(500);
    t2.interrupt();
}

sleep、wait、join 方法都会让线程进入阻塞状态，打断线程会清空打断状态（false）

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Thread t1 = new Thread(()->{
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }, "t1");
    t1.start();
    Thread.sleep(500);
    t1.interrupt();
    System.out.println(" 打断状态: {}" + t1.isInterrupted());// 打断状态: {}false
}

JUC-线程状态 2023-04-08|JUC|Java-并发编程-JUC

进程的状态参考操作系统：创建态、就绪态、运行态、阻塞态、终止态

线程由生到死的完整过程（生命周期）：当线程被创建并启动以后，既不是一启动就进入了执行状态，也不是一直处于执行状态，在 API 中 java.lang.Thread.State 这个枚举中给出了六种线程状态：

线程状态	导致状态发生条件
NEW（新建）	线程刚被创建，但是并未启动，还没调用 t.start() 方法，只有线程对象，没有线程特征
Runnable（可运行）	线程可以在 Java 虚拟机中运行的状态，可能正在运行自己代码，也可能没有，这取决于操作系统处理器，调用了 t.start() 方法：就绪（经典叫法）,注意它涵盖了操作系统层面的【就绪态】【运行态】【阻塞态】（由于BIO导致的线程阻塞在JAVA中无法区分，仍认为是可运行的）
Blocked（阻塞）	当一个线程试图获取一个对象锁，而该对象锁被其他的线程持有，则该线程进入 Blocked 状态；当该线程持有锁时，该线程将变成 Runnable 状态
Waiting（无限等待）	一个线程在等待另一个线程执行一个（唤醒）动作时，该线程进入 Waiting 状态，进入这个状态后不能自动唤醒，必须等待另一个线程调用 notify 或者 notifyAll 方法才能唤醒
Timed Waiting （限期等待）	有几个方法有超时参数，调用将进入 Timed Waiting 状态，这一状态将一直保持到超时期满或者接收到唤醒通知。带有超时参数的常用方法有 Thread.sleep 、Object.wait
Teminated（结束）	run 方法正常退出而死亡，或者因为没有捕获的异常终止了 run 方法而死亡

⚠️【Blocked】【Waiting】【Timed Waiting】是Java API层面对【阻塞态】的细分

NEW → RUNNABLE：当调用 t.start() 方法时，由 NEW → RUNNABLE
RUNNABLE <–> WAITING：
- 调用 obj.wait() 方法时
  
  调用 obj.notify()、obj.notifyAll()、t.interrupt()：
  - 竞争锁成功，t 线程从 WAITING → RUNNABLE
  - 竞争锁失败，t 线程从 WAITING → BLOCKED
- 当前线程调用 t.join() 方法，注意是当前线程在 t 线程对象的监视器上等待
- 当前线程调用 LockSupport.park() 方法
RUNNABLE <–> TIMED_WAITING：调用 obj.wait(long n) 方法、当前线程调用 t.join(long n) 方法、当前线程调用 Thread.sleep(long n)
RUNNABLE <–> BLOCKED：t 线程用 synchronized(obj) 获取了对象锁时竞争失败