Java中可中断锁的作用以及实现

Java 可中断锁
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。 :::info 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。 :::

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;
publicclass 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，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;
publicclass 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;
publicclass 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。