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【杂谈】线程中断——Interrupt

来源:同乐城备用网址   发布时间:2019-11-20   点击量:437

前言

  以前有一个错误的认识,以为中断操作都会抛出异常,后来才发现并不是这样,所以今天就来做一个关于中断的总结。

如何关闭线程  

已被弃用的Stop方法  

  早期,Thread类中有一个stop方法,用于强行关闭一个线程。但是后来发现此操作并不安全,强行关闭可能导致一致性问题。故stop方法已被官方弃用。具体原因请看Why are Thread.stop, Thread.suspend and Thread.resume Deprecated?.。

  既然,stop方法不能用了,我们就要另辟蹊径。而我们知道,只要线程的run方法"完成",底层操作系统的线程就会被释放。"完成"意味着,run方法结束,而结束的方式有两种,一种是抛出异常,另一种则是方法返回。所以,我们要做的就是控制线程任务,抛出异常或返回(return)。

Flag机制

  前面说到对线程任务的执行进行控制,而线程任务一旦跑起来,又如何对其执行情况进行干预呢?答案就是,让代码反复检查某个值的状态,如果达到某个状态,就结束执行(return)或者抛出异常。而这个值,可以被外部访问到,用户可以在需要的时候设定"结束Flag"。

例如:

class Task implements Runnable { private volatile boolean stop = false; public void stop() { stop = true; } public void run() { while(!stop) { //每执行一次操作,检查一次状态 System.out.println("I"m running..."); } System.out.println("I"m stopped."); }}public class Main { public void main(String[] args) throws InterruptedException{ Task task = new Task(); Thread t = new Thread(task); t.start(); //启动任务线程 Thread.sleep(3*1000); //主线程休眠3秒 task.stop();//三秒后关闭任务线程 }}

 

中断机制

  强制结束线程被取消,取而代之的,是一种协作机制,即中断机制。也就是说,一个线程只能向另一个线程发送中断信号,而不能强行对其进行关闭。而另一个线程如何处理,就得看其正在执行的代码对中断信号如何反应了。其实就是前面说的Flag机制,但是,其内部维护Flag,还有额外的和阻塞库交互的内容。例子如下:

class Task implements Runnable { public void run() { while(!Thread.currentThread().interrupted()){ //检查线程中断状态 System.out.println("I"m running..."); } System.out.println("I"m stopped."); }}public class Main { public void main(String[] args) throws InterruptedException{ Task task = new Task(); Thread t = new Thread(task); t.start(); //启动任务线程 Thread.sleep(3*1000); //主线程休眠3秒 t.interrupt();//三秒后中断任务线程 }}

其中,Thread.currentThread()静态方法将获得当前执行此段代码的线程对象。然后调用interrupted()方法获取线程中断状态,如果线程被中断,则返回true。线程的中断状态可以用interrupt()方法设置。

下面提一下中断可能产生让人产生疑惑的几个方法:

interrupt() => 设置中断状态,设置为已中断isInterrupted() => 获取中断状态interrupted() => 恢复中断状态,并返回恢复前的状态。(即如果被中断,会设置为未中断,并返回true)

interrupt方法到底做了什么

  要想查明原因,最好的方法就是查看源码。我们先来看看interrupt代码

    

  其中,同步块可以暂时无视,因为那是跟I/O操作挂钩的I/O中断器,在进行I/O操作是,对应类库会对其进行设置。那么剩下的就只有一个方法interrupt0()。显然这是一个本地方法。那我们就看看JVM中,这个方法的实现。先来看看与interrupt0关联的方法是什么。在线查看链接(墙外)

  

  由上述关联方法可知,本地方法的实现依赖于JVM实现。下面内容以Hospot虚拟机为例。以下来自hotspot源码srcsharevmprimsjvm.cpp

  

  前面只是做一些状态检查,最主要的是调用Thread::interrupt函数。以下来自hospot源码srcsharevmuntimehread.cpp

  

  此处调用os,即操作系统的中断方法。以下来自hospot源码srcoslinuxvmos_linux.cpp

  

  以上主要进行了两个操作,一个设置中断状态,一个是唤醒当前线程(如果当前线程处于挂起状态)。

为何需要唤醒线程?

   前面已经说了,中断跟Flag机制差不多,不会实际上关闭线程。要想关闭线程,必须让线程方法返回或者抛出异常。如果不唤醒线程,则代码也就不会被执行。任务会一直处于无法完成的状态。

Wait()、Sleep()与中断异常

   如果wait或sleep方法被中断,会抛出中断异常。这就是前面说的与阻塞库的交互内容。但是我们已经看到,中断操作实际上只是设置了中断状态,和唤醒线程。那么异常抛出又是在哪里实现的呢?而且wait和sleep方法同样是本地方法,那没办法了,只能再看源码,以下以sleep方法为例。以下来自hotspot源码srcsharevmprimsjvm.cpp

  

  再来看看os::sleep里面是如何处理的。以下来自hotspot源码srcoslinuxvmos_linux.cpp

  

  由以上代码可知,sleep函数会将线程挂起,然后代码卡死在挂起操作上,然后其他线程中断了此线程,此线程被唤醒,然后sleep函数继续执行,检查中断状态,如果已中断,则抛出中断异常。

为何要恢复中断状态

  这就跟线程的复用有关了。首先要明确一点的是,打断线程任务和打断线程是两码事。我们可以通过中断打断线程任务,在线程池的案例中,此任务结束后,线程会继续获取并执行其他任务,并没有因为任务的中断而关闭线程。也就是说,当前线程完成了当前的任务,会继续完成其他任务。那这时候如果线程还保留着中断状态,就会对后续的任务执行有影响。影响何在呢?看看上面的代码,有没有注意到,sleep函数在挂起线程之前会先检查线程的中断状态。如果线程处于中断状态,则直接抛出中断异常。wait函数也是同理。那这样的话,其他任务就无法挂起或休眠此线程了。因此,我们在检查中断状态的时候,还需将其中断状态恢复,即执行interrupted()方法即可。

 

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