Java基础知识强化16:深入分析Java线程中断机制

时间:2023-03-09 16:39:51
Java基础知识强化16:深入分析Java线程中断机制

1.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。

 package himi.interrupt;

 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 { 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
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
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

2.处理线程中断的常用方法

(1)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:

 package himi.interrupt;

 public class Main1 {

     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; 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 ...1441334736290
我已经结束了...1441334743309

 

     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。

 

(2)通过interrupt 和 isinterrupt 方法来中断线程

 package himi.interrupt;

 public class Main2 {

     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:

is start.......
我没有种中断
start interrupt...1441335684254
end interrupt ...1441335684254
我已经结束了...1441335684254

 

      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 异常的任务是有效的,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catch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catch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。

 

(3)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。

 

(4)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。