什么是可中断锁？有什么用？怎么实现？
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2021-09-17 18:13
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在 Java 中有两种锁，一种是内置锁 synchronized，一种是显示锁 Lock，其中 Lock 锁是可中断锁，而 synchronized 则为不可中断锁。
所谓的中断锁指的是锁在执行时可被中断，也就是在执行时可以接收 interrupt 的通知，从而中断锁执行。
PS：默认情况下 Lock 也是不可中断锁，但是可以通过特殊的“手段”，可以让其变为可中断锁，接下来我们一起来看。
为什么需要可中断锁？
不可中断锁的问题是，当出现“异常”时，只能一直阻塞等待，别无其他办法，比如下面这个程序。下面的这个程序中有两个线程，其中线程 1 先获取到锁资源执行相应代码，而线程 2 在 0.5s 之后开始尝试获取锁资源，但线程 1 执行时忘记释放锁了，这就造成线程 2 一直阻塞等待的情况，实现代码如下：
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class InterruptiblyExample {
public static void main(String[] args) {
Lock lock = new ReentrantLock();
// 创建线程 1
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
lock.lock();
System.out.println("线程 1：获取到锁.");
// 线程 1 未释放锁
}
});
t1.start();
// 创建线程 2
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 先休眠 0.5s，让线程 1 先执行
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 获取锁
System.out.println("线程 2:等待获取锁.");
lock.lock();
try {
System.out.println("线程 2：获取锁成功.");
} finally {
lock.unlock();
}
}
});
t2.start();
}
}
以上代码执行的结果如下：
从上述结果可以看出，此时线程 2 在等待获取锁的操作，然而经历了 N 久之后...再次查看结果，依然是熟悉的画面：
线程 2 还在阻塞等待获取线程 1 释放锁资源，此时的线程 2 除了等之外，并无其他方法。
并且，当我们熟练地拿出了 JConsole，试图得到一个死锁的具体信息时，却得到了这样的结果：
并没有检测到任何死锁信息，从上图我们可以看出，当只有一个锁资源的时候，系统并不会把这种情况判定为死锁，当然也没有阻塞等待的具体信息喽，此时只剩下线程 2 孤单地等待着它的“锁儿”。
使用中断锁
然而，中断锁的出现，就可以打破这一僵局，它可以在等待一定时间之后，主动的中断线程 2，以解决线程阻塞等待的问题。
中断锁的核心实现代码是 lock.lockInterruptibly() 方法，它和 lock.lock() 方法作用类似，只不过使用 lockInterruptibly 方法可以优先接收中断的请求，中断锁的具体实现如下：
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class InterruptiblyExample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Lock lock = new ReentrantLock();
// 创建线程 1
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
// 加锁操作
lock.lock();
System.out.println("线程 1:获取到锁.");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 线程 1 未释放锁
}
});
t1.start();
// 创建线程 2
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 先休眠 0.5s，让线程 1 先执行
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 获取锁
try {
System.out.println("线程 2:尝试获取锁.");
lock.lockInterruptibly(); // 可中断锁
System.out.println("线程 2:获取锁成功.");
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("线程 2:执行已被中断.");
}
}
});
t2.start();
// 等待 2s 后,终止线程 2
Thread.sleep(2000);
if (t2.isAlive()) { // 线程 2 还在执行
System.out.println("执行线程的中断.");
t2.interrupt();
} else {
System.out.println("线程 2:执行完成.");
}
}
}
以上代码执行结果如下：
从上述结果可以看出，当我们使用了 lockInterruptibly 方法就可以在一段时间之后，判断它是否还在阻塞等待，如果结果为真，就可以直接将他中断，如上图效果所示。
但当我们尝试将 lockInterruptibly 方法换成 lock 方法之后（其他代码都不变），执行的结果就完全不一样了，实现代码如下：
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class InterruptiblyExample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Lock lock = new ReentrantLock();
// 创建线程 1
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
// 加锁操作
lock.lockInterruptibly();
System.out.println("线程 1:获取到锁.");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 线程 1 未释放锁
}
});
t1.start();
// 创建线程 2
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 先休眠 0.5s，让线程 1 先执行
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 获取锁
try {
System.out.println("线程 2:尝试获取锁.");
lock.lock();
System.out.println("线程 2:获取锁成功.");
} catch (Exception e) {
System.out.println("线程 2:执行已被中断.");
}
}
});
t2.start();
// 等待 2s 后,终止线程 2
Thread.sleep(2000);
if (t2.isAlive()) { // 线程 2 还在执行
System.out.println("执行线程的中断.");
t2.interrupt();
} else {
System.out.println("线程 2:执行完成.");
}
}
}
以上程序执行结果如下：
从上图可以看出，当使用 lock 方法时，即使调用了 interrupt 方法依然不能将线程 2 进行中断。
总结
本文介绍了中断锁的实现，通过显示锁 Lock 的 lockInterruptibly 方法来完成，它和 lock 方法作用类似，但 lockInterruptibly 可以优先接收到中断的通知，而 lock 方法只能“死等”锁资源的释放，同时这两个方法的区别也是常见的面试题，希望本文对你有用。
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