深入分析Java線程中斷機制

2015-08-03 09:54:26

在平時的開發過程中，相信都會使用到多線程，在使用多線程時，大家也會遇到各種各樣的問題，今天我們就來說說一個多線程的問題——線程中斷。在 java中啟動線程非常容易，大多數情況下我是讓一個線程執行完自己的任務然后自己停掉，但是有時候我們需要取消某個操作，比如你在網絡下載時，有時候需要取消下載。

Thread.interrupt真的能中斷線程嗎

在平時的開發過程中，相信都會使用到多線程，在使用多線程時，大家也會遇到各種各樣的問題，今天我們就來說說一個多線程的問題——線程中斷。在 java中啟動線程非常容易，大多數情況下我是讓一個線程執行完自己的任務然后自己停掉，但是有時候我們需要取消某個操作，比如你在網絡下載時，有時候需要取消下載。實現線程的安全中斷并不是一件容易的事情，因為Java并不支持安全快速中斷線程的機制，這里估計很多同學就會說了，java不是提供了Thread.interrupt 方法中斷線程嗎，好吧，我們今天就從這個方法開始說起。

但是調用此方法線程真的會停止嗎？我們寫個demo看看就知道了。

public class Main { 
  private static final String TAG = "Main"; 
  public static void main(String[] args) { 
    Thread t=new Thread(new NRunnable()); 
    t.start(); 
    System.out.println("is start......."); 
    try { 
      Thread.sleep(3000); 
    } catch (InterruptedException e) { 
 
    } 
 
    t.interrupt(); 
    System.out.println("is interrupt......."); 
 
  } 
 
  public static class NRunnable implements Runnable 
  { 
 
    @Override 
    public void run() { 
      while(true) 
      { 
        System.out.println("我沒有種中斷"); 
        try { 
          Thread.sleep(1000); 
        } catch (InterruptedException e) { 
 
        } 
      } 
    } 
 
  } 
}

如果interrutp方法能夠中斷線程，那么在打印了is interrupt…….之后應該是沒有log了，我們看看執行結果吧

is start.......
我沒有種中斷
我沒有種中斷
我沒有種中斷
我沒有種中斷
我沒有種中斷
is interrupt.......
我沒有種中斷
我沒有種中斷
我沒有種中斷
我沒有種中斷
我沒有種中斷
....

通過結果可以發現子線程并沒有中斷

所以 Thread.interrupt() 方法并不能中斷線程，該方法僅僅告訴線程外部已經有中斷請求，至于是否中斷還取決于線程自己。在Thread類中除了interrupt（） 方法還有另外兩個非常相似的方法：interrupted 和 isInterrupted 方法，下面來對這幾個方法進行說明：

interrupt 此方法是實例方法，用于告訴此線程外部有中斷請求，并且將線程中的中斷標記設置為true
interrupted 此方法是類方法，測試當前線程是否已經中斷。線程的中斷狀態由該方法清除。換句話說，如果連續兩次調用該方法，則第二次調用將返回 false（在***次調用已清除了其中斷狀態之后，且第二次調用檢驗完中斷狀態前，當前線程再次中斷的情況除外）。
isInterrupted 此方法是實例方法測試線程是否已經中斷。線程的中斷狀態不受該方法的影響。線程中斷被忽略，因為在中斷時不處于活動狀態的線程將由此返回 false 的方法反映出來

處理線程中斷的常用方法

設置取消標記

還是用上面的例子，只不過做了些修改

public static void main(String[] args) { 
    NRunnable run=new NRunnable(); 
    Thread t=new Thread(run); 
    t.start(); 
    System.out.println("is start......."); 
    try { 
      Thread.sleep(3000); 
    } catch (InterruptedException e) { 
 
    } 
    run.cancel(); 
    System.out.println("cancel ..."+System.currentTimeMillis()); 
  } 
 
  public static class NRunnable implements Runnable 
  { 
    public boolean isCancel=false; 
 
    @Override 
    public void run() { 
      while(!isCancel) 
      { 
        System.out.println("我沒有種中斷"); 
        try { 
          Thread.sleep(10000); 
        } catch (InterruptedException e) { 
 
        } 
      } 
      System.out.println("我已經結束了..."+System.currentTimeMillis()); 
    } 
 
    public void cancel() 
    { 
      this.isCancel=true; 
    } 
 
  }

執行結果如下：

is start.......
我沒有種中斷
cancel ...1438396915809
我已經結束了...1438396922809

通過結果，我們發現線程確實已經中斷了，但是細心的同學應該發現了一個問題，調用cancel方法和***線程執行完畢之間隔了好幾秒的時間，也就是說線程不是立馬中斷的，我們下面來分析一下原因：

子線程退出的條件是while循環結束，也就是cancel標示設置為true，但是當我們調用cancel方法將calcel標記設置為true 時，while循環里面有一個耗時操作(sleep方法模擬)，只有等待耗時操作執行完畢后才會去檢查這個標記，所以cancel方法和線程退出中間有時間間隔。

通過interrupt 和 isinterrupt 方法來中斷線程

public static void main(String[] args) { 
    Thread t=new NThread(); 
    t.start(); 
    System.out.println("is start......."); 
    try { 
      Thread.sleep(3000); 
    } catch (InterruptedException e) { 
 
    } 
    System.out.println("start interrupt..."+System.currentTimeMillis()); 
    t.interrupt(); 
    System.out.println("end interrupt ..."+System.currentTimeMillis()); 
  } 
 
  public static class NThread extends Thread 
  { 
 
    @Override 
    public void run() { 
      while(!this.isInterrupted()) 
      { 
        System.out.println("我沒有種中斷"); 
        try { 
          Thread.sleep(10000); 
        } catch (InterruptedException e) { 
          Thread.currentThread().interrupt(); 
        } 
      } 
      System.out.println("我已經結束了..."+System.currentTimeMillis()); 
    } 
 
  } 
}

運行結果如下：

is start.......
我沒有種中斷
start interrupt...1438398800110
我已經結束了...1438398800110
end interrupt ...1438398800110

這次是立馬中斷的，但是這種方法是由局限性的，這種方法僅僅對于會拋出InterruptedException 異常的任務時有效的，比如java中的sleep、wait 等方法，對于不會拋出這種異常的任務其效果其實和***種方法是一樣的，都會有延遲性，這個例子中還有一個非常重要的地方就是cache語句中，我們調用了Thread.currentThread().interrupt() 我們把這句代碼去掉，運行你會發現這個線程無法終止，因為在拋出InterruptedException 的同時，線程的中斷標志被清除了，所以在while語句中判斷當前線程是否中斷時，返回的是false.針對InterruptedException 異常，我想說的是：一定不能再catch語句塊中什么也不干，如果你實在不想處理，你可以將異常拋出來，讓調用拋異常的方法也成為一個可以拋出InterruptedException 的方法，如果自己要捕獲此異常，那么***在cache語句中調用 Thread.currentThread().interrupt(); 方法來讓高層只要中斷請求并處理該中斷。

對于上述兩種方法都有其局限性，***種方法只能處理那種工作量不大，會頻繁檢查循環標志的任務，對于第二種方法適合用于拋出InterruptedException的代碼。也就是說***種和第二種方法支持的是支持中斷的線程任務，那么不支持中斷的線程任務該怎么做呢。

例如如果一個線程由于同步進行I／Ｏ操作導致阻塞，中斷請求不會拋出InterruptedException　，我們該如何中斷此線程呢。

處理不支持中斷的線程中斷的常用方法

改寫線程的interrupt方法

public static class ReaderThread extends Thread 
{ 
   public static final int BUFFER_SIZE=512; 
   Socket socket; 
   InputStream is; 
 
   public ReaderThread(Socket socket) throws IOException 
   { 
     this.socket=socket; 
     is=this.socket.getInputStream(); 
   } 
 
   @Override 
  public void interrupt() { 
     try 
     { 
       socket.close(); 
     }catch(IOException e) 
     { 
 
     }finally 
     { 
       super.interrupt(); 
     } 
    super.interrupt(); 
  } 
   @Override 
  public void run() { 
     try 
     { 
       byte[]buf=new byte[BUFFER_SIZE]; 
       while(true) 
       { 
         int count=is.read(buf); 
         if(count<0) 
           break; 
         else if(count>0) 
         { 
 
         } 
       } 
     }catch(IOException e) 
     { 
 
     } 
  } 
} 
}

例如在上面的例子中，改寫了Thread的interrupt 方法，當調用interrupt 方法時，會關閉socket，如果此時read方法阻塞，那么會拋出IOException 此時線程任務也就結束了。

以上方法是通過改寫線程的interrupt 方法實現，那么對于使用線程池的任務該怎么中斷呢。

改寫線程池的newTaskFor方法

通常我們向線程池中加入一個任務采用如下形式：

Future<?> future=executor.submit(new Runnable(){ 
      @Override 
      public void run() { 
 
      } 
    }); 
 
取消任務時，調用的是future的cancel方法，其實在cancel方法中調用的是線程的interrupt方法。所以對于不支持中斷的任務cancel也是無效的，下面我們看看submit方法里面干了上面吧 
 
    public Future<?> submit(Runnable task) { 
        if (task == null) throw new NullPointerException(); 
        RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null); 
        execute(ftask); 
        return ftask; 
    } 
 
這里調用的是AbstractExecutorService 的newTaskFor方法，那么我們能不能改寫ThreadPoolExecutor的newTaskFor方法呢，接下來看我在處理吧 
 
定義一個基類，所有需要取消的任務繼承這個基類 
 
public interface CancelableRunnable<T> extends Runnable { 
 
  public void cancel(); 
  public RunnableFuture<T> newTask(); 
 
} 
 
將上面的ReaderThread改為繼承這個類 
 
 public static class ReaderThread implements CancelableRunnable<Void> 
  { 
    public static final int BUFFER_SIZE=512; 
    Socket socket; 
    InputStream is; 
 
    public ReaderThread(Socket socket) throws IOException 
    { 
      this.socket=socket; 
      is=this.socket.getInputStream(); 
    } 
 
    @Override 
   public void run() { 
      try 
      { 
        byte[]buf=new byte[BUFFER_SIZE]; 
        while(true) 
        { 
          int count=is.read(buf); 
          if(count<0) 
            break; 
          else if(count>0) 
          { 
 
          } 
        } 
      }catch(IOException e) 
      { 
 
      } 
   } 
 
    @Override 
    public void cancel() { 
      try { 
        socket.close(); 
      } catch (IOException e) { 
 
      } 
    } 
 
    @Override 
    public RunnableFuture<Void> newTask() { 
      return new FutureTask<Void>(this,null) 
          { 
            @Override 
            public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) { 
              return super.cancel(mayInterruptIfRunning); 
              if(ReaderThread.this instanceof CancelableRunnable)) 
              { 
                ((CancelableRunnable)(ReaderThread.this)).cancel(); 
              }else 
              { 
                super.cancel(mayInterruptIfRunning); 
              } 
            } 
          }; 
 
    } 
}

當你調用future的cancel的方法時，它會關閉socket，最終導致read方法異常，從而終止線程任務。

責任編輯：王雪燕來源： yuanzeyao

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