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深入分析Java线程中断问题


 


Thread.interrupt真的能中断线程吗

在平时的开发过程中,相信都会使用到多线程,在使用多线程时,大家也会遇到各种各样的问题,今天我们就来说说一个多线程的问题——线程中断。在java中启动线程非常容易,大多数情况下我是让一个线程执行完自己的任务然后自己停掉,但是有时候我们需要取消某个操作,比如你在网络下载时,有时候需要取消下载。实现线程的安全中断并不是一件容易的事情,因为Java并不支持安全快速中断线程的机制,这里估计很多同学就会说了,java不是提供了Thread.interrupt 方法中断线程吗,好吧,我们今天就从这个方法开始说起。

但是调用此方法线程真的会停止吗?我们写个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("我没有种中断");
        try {
          Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {

        }
      }
    }

  }
}

如果interrutp方法能够中断线程,那么在打印了is interrupt…….之后应该是没有log了,我们看看执行结果吧

is start.......
我没有种中断
我没有种中断
我没有种中断
我没有种中断
我没有种中断
is interrupt.......
我没有种中断
我没有种中断
我没有种中断
我没有种中断
我没有种中断
....
通过结果可以发现子线程并没有中断

所以 Thread.interrupt() 方法并不能中断线程,该方法仅仅告诉线程外部已经有中断请求,至于是否中断还取决于线程自己。在Thread类中除了interrupt() 方法还有另外两个非常相似的方法:interrupted 和 isInterrupted 方法,下面来对这几个方法进行说明:

interrupt 此方法是实例方法,用于告诉此线程外部有中断请求,并且将线程中的中断标记设置为true

interrupted 此方法是类方法,测试当前线程是否已经中断。线程的中断状态 由该方法清除。换句话说,如果连续两次调用该方法,则第二次调用将返回 false(在第一次调用已清除了其中断状态之后,且第二次调用检验完中断状态前,当前线程再次中断的情况除外)。

isInterrupted 此方法是实例方法测试线程是否已经中断。线程的中断状态 不受该方法的影响。 线程中断被忽略,因为在中断时不处于活动状态的线程将由此返回 false 的方法反映出来

处理线程中断的常用方法 设置取消标记
还是用上面的例子,只不过做了些修改

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("我没有种中断");
        try {
          Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {

        }
      }
      System.out.println("我已经结束了..."+System.currentTimeMillis());
    }

    public void cancel()
    {
      this.isCancel=true;
    }

  }

执行结果如下:

is start.......
我没有种中断
cancel ...1438396915809
我已经结束了...1438396922809
通过结果,我们发现线程确实已经中断了,但是细心的同学应该发现了一个问题,调用cancel方法和最后线程执行完毕之间隔了好几秒的时间,也就是说线程不是立马中断的,我们下面来分析一下原因:

子线程退出的条件是while循环结束,也就是cancel标示设置为true,但是当我们调用cancel方法将calcel标记设置为true时,while循环里面有一个耗时操作(sleep方法模拟),只有等待耗时操作执行完毕后才会去检查这个标记,所以cancel方法和线程退出中间有时间间隔。

通过interrupt 和 isinterrupt 方法来中断线程
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("我没有种中断");
        try {
          Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
          Thread.currentThread().interrupt();
        }
      }
      System.out.println("我已经结束了..."+System.currentTimeMillis());
    }

  }
}

运行结果如下:

is start.......
我没有种中断
start interrupt...1438398800110
我已经结束了...1438398800110
end interrupt ...1438398800110
这次是立马中断的,但是这种方法是由局限性的,这种方法仅仅对于会抛出InterruptedException 异常的任务时有效的,比如java中的sleep、wait 等方法,对于不会抛出这种异常的任务其效果其实和第一种方法是一样的,都会有延迟性,这个例子中还有一个非常重要的地方就是cache语句中,我们调用了Thread.currentThread().interrupt() 我们把这句代码去掉,运行你会发现这个线程无法终止,因为在抛出InterruptedException 的同时,线程的中断标志被清除了,所以在while语句中判断当前线程是否中断时,返回的是false.针对InterruptedException 异常,我想说的是:一定不能再catch语句块中什么也不干,如果你实在不想处理,你可以将异常抛出来,让调用抛异常的方法也成为一个可以抛出InterruptedException 的方法,如果自己要捕获此异常,那么最好在cache语句中调用 Thread.currentThread().interrupt(); 方法来让高层只要中断请求并处理该中断。

对于上述两种方法都有其局限性,第一种方法只能处理那种工作量不大,会频繁检查循环标志的任务,对于第二种方法适合用于抛出InterruptedException的代码。也就是说第一种和第二种方法支持的是支持中断的线程任务,那么不支持中断的线程任务该怎么做呢。

例如 如果一个线程由于同步进行I/O操作导致阻塞,中断请求不会抛出InterruptedException ,我们该如何中断此线程呢。

处理不支持中断的线程中断的常用方法 改写线程的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,改写了Thread的interrupt 方法,当调用interrupt 方法时,会关闭socket,如果此时read方法阻塞,那么会抛出IOException 此时线程任务也就结束了。

以上方法是通过改写线程的interrupt 方法实现,那么对于使用线程池的任务该怎么中断呢。


改写线程池的newTaskFor方法 通常我们向线程池中加入一个任务采用如下形式:

Future<?> future=executor.submit(new Runnable(){
      @Override
      public void run() {

      }
    });
取消任务时,调用的是future的cancel方法,其实在cancel方法中调用的是线程的interrupt方法。所以对于不支持中断的任务cancel也是无效的,下面我们看看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;
    }

这里调用的是AbstractExecutorService 的newTaskFor方法,那么我们能不能改写ThreadPoolExecutor的newTaskFor方法呢,接下来看我在处理吧

定义一个基类,所有需要取消的任务继承这个基类

public interface CancelableRunnable<T> extends Runnable {

  public void cancel();
  public RunnableFuture<T> newTask();

}

将上面的ReaderThread改为继承这个类

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);
              }
            }
          };

    }
 }
当你调用future的cancel的方法时,它会关闭socket,最终导致read方法异常,从而终止线程任务。