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Java多线程

Java多线程 07 - 线程的中断

作者 / LennonChin 发布于 / 2017-06-01

简介：Java线程之中，一个线程的生命周期分为：初始、就绪、运行、阻塞以及结束。一般而言，可能有三种原因引起阻塞：等待阻塞、同步阻塞以及其他阻塞（睡眠、IO阻塞等）；等待阻塞是调用wait()方法产生的，同步阻塞则是由同步块synchronized同步锁产生的，睡眠阻塞是由sleep()产生的。

1. interrupt()方法简介

Java线程之中，一个线程的生命周期分为：初始、就绪、运行、阻塞以及结束。一般而言，可能有三种原因引起阻塞：等待阻塞、同步阻塞以及其他阻塞（睡眠、IO阻塞等）；等待阻塞是调用wait()方法产生的，同步阻塞则是由同步块synchronized同步锁产生的，睡眠阻塞是由sleep()产生的。

要中断一个Java线程，可调用线程类（Thread）对象的实例方法interrupt()；然而interrupt()方法并不会立即执行中断操作；具体而言，这个方法只会给线程设置一个为true的中断标志（中断标志只是一个布尔类型的变量），而设置之后，则根据线程当前的状态进行不同的后续操作。

如果线程的当前状态处于阻塞状态，那么在将中断标志设置为true后，还会有如下三种情况之一的操作：
- 如果是wait()、sleep()以及join()三个方法引起的阻塞，那么它的中断状态会被清除并且会收到一个InterruptedException异常。例如，线程通过wait()进入阻塞状态，此时通过interrupt()中断该线程；调用interrupt()会立即将线程的中断标记设为true，但是由于线程处于阻塞状态，所以该中断标记会立即被清除为false，同时，会产生一个InterruptedException的异常。
- 如果是java.nio.channels.InterruptibleChannel进行的IO操作引起的阻塞，则会对线程抛出一个ClosedByInterruptedException；
- 如果是轮询（java.nio.channels.Selectors）引起的线程阻塞，则立即返回，不会抛出异常。
如果线程的当前状态处于非阻塞状态，那么仅仅是线程的中断标志被修改为true。但在此基础上，一旦进入阻塞状态，则按照阻塞状态的情况来进行处理；例如，一个线程在运行状态中，其中断标志被设置为true，则此后一旦线程调用了wait()、sleep()以及jion()三个方法中的一种，立马抛出一个InterruptedException，且中断标志被清除，重新设置为false。

通过上面的分析，我们可以总结，调用线程类的interrupt()方法，其本质只是设置该线程的中断标志，将中断标志设置为true，并根据线程状态决定是否抛出异常。因此，通过interrupt()方法真正实现线程的中断原理是：开发人员根据中断标志的具体值，来决定如何退出线程。interrupt()方法源码如下：

public void interrupt() {
    if (this != Thread.currentThread())
        checkAccess();

    synchronized (blockerLock) {
        Interruptible b = blocker;
        if (b != null) {
            interrupt0(); // Just to set the interrupt flag
            b.interrupt(this);
            return;
        }
    }
    interrupt0();
}

private native void interrupt0();

public boolean isInterrupted() {
    return isInterrupted(false);
}

public static boolean interrupted() {
    return currentThread().isInterrupted(true);
}

private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);

interrupt()内部调用了interrupt0()方法，它的作用是Just to set the interrupt flag，即仅仅是设置中断标识位，interrupt0()被native修饰的，由Java虚拟机实现的。
isInterrupted()方法唯一的作用只是测试线程是否已经中断，中断标识位的状态并不受到该方法的影响。isInterrupted()最终调用的是isInterrupted(boolean ClearInterrupted)，这个也是一个native方法，由Java虚拟机实现，参数ClearInterrupted决定是否清除中断标识位，isInterrupted()中传递的是false，即不清除。
interrupted()与isInterrupted()方法一样，唯一的区别在于interrupted()的内部调用的是currentThread().isInterrupted(true)，所以interrupted()会清除线程的中断标识位。

2. interrupt()最佳实践

通常使用interrupt()的最佳实践是，可以使用interrupt()方法来修改isInterrupted()返回的结果，根据isInterrupted()返回的结果来决定某一部分任务的执行。如对于一个线程我们分为阻塞和非阻塞两种状态，针对该线程内某一部分任务，中断有以下的处理：

非阻塞的状态

在非阻塞状态下可以通过isInterrupted()决定某一段任务是否执行：

class InterruptThread extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        // 循环执行，如果 isInterrupted() 为true则停止执行
        for (int i = 0; !isInterrupted() && i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (" + this.getState() + ") executed " + i);
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (" + this.getState() + ") continued.");
    }
}

如果该线程正在运行，在对该线程调用了interrupt()操作（可能是线程自己调用，也可能是其他并行执行的线程调用），将会将其标志位改为true，因此for循环将终止执行，进而执行剩下的任务。

阻塞状态

在上面的第一种情况中，虽然对非阻塞状态可控，但当该线程处于阻塞状态时，对其调用interrupt()操作会抛出InterruptedException异常，会使线程直接终止，因此我们需要对InterruptedException异常进行捕获：

class InterruptThread extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        try {
            // 循环执行，如果 isInterrupted() 为true则停止执行
            for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (" + this.getState() + ") executed " + i);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (" + this.getState() + ") catch InterruptedException.");
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (" + this.getState() + ") continued.");
    }
}

在上述代码中，对该线程中可能会被中断的循环操作进行了try…catch处理，如果该线程处于阻塞状态，对其调用interrupt()操作抛出的InterruptedException异常会被捕获，同时for循环将被终止执行，进而执行剩下的任务。

3. interrupt()案例

我们根据上述代码，分别编写阻塞和非阻塞两种情况下的测试案例。

3.1. 阻塞情况的interrupt操作

首先是阻塞情况下的interrupt操作，示例代码如下：

代码如下：

class InterruptThread extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        try {
            for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
                Thread.sleep(300);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (" + this.getState() + ") executed " + i);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (" + this.getState() + ") catch InterruptedException.");
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (" + this.getState() + ") continued.");
    }
}

public class InterruptTest {

    public static void main(String[] args) {
        // 启动测试线程
        Thread thread = new InterruptThread();
        thread.start();

        // 主线程等待1秒
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 主线程开始执行对thread线程的中断
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (" + Thread.currentThread().getState() + ") execute thread.interrupt().");
        thread.interrupt();
        // 查看thread线程状态
        System.out.println(thread.getName() + " (" + thread.getState() + ") is interrupted.");

        // 主线程等待1秒，以获取准确的thread线程状态
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(thread.getName() + " (" + thread.getState() + ") is interrupted now.");
    }
}

某一次运行的结果如下：

Thread-0 (RUNNABLE) executed 0
Thread-0 (RUNNABLE) executed 1
Thread-0 (RUNNABLE) executed 2
main (RUNNABLE) execute thread.interrupt().
Thread-0 (TIMED_WAITING) is interrupted.
Thread-0 (RUNNABLE) catch InterruptedException.
Thread-0 (RUNNABLE) continued.
Thread-0 (TERMINATED) is interrupted now.

运行过程详解：

在main方法中，主线程开始执行，并且创建并启动了thread-0线程，然后主线程开始休眠1秒。
此时thread-0线程一直在执行并且打印run()方法循环体内的信息，由于循环体内存在休眠操作，因此thread-0线程会有大部分时间处于阻塞状态。
在主线程对thread-0线程执行了interrupt()操作，此时thread-0线程有很大几率正处于阻塞状态，因此会抛出一个InterruptedException异常。因此会跳出循环体。
thread-0线程继续执行剩余的代码。

3.2. 非阻塞情况的interrupt操作

在上述代码中，如果去掉第7行InterruptThread类中的Thread.sleep(300);操作，在主线程对thread-0线程执行了interrupt()操作时，thread-0线程可能正处于非阻塞状态，此时是不会抛出InterruptedException异常的，因此不会终止for循环。如果要在interrupt()操作之后终止for循环，还需要在for循环内设置!isInterrupted()为false时for循环终止的条件。因为非阻塞状态下，中断操作会直接将thread-0线程的中断标志位置为true，此时就能保证for循环操作在非阻塞状态下都能够响应interrupt()操作从而结束循环。测试代码如下：

class InterruptThread extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        // 循环执行，如果 isInterrupted() 为true则停止执行
        for (int i = 0; !isInterrupted() && i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (" + this.getState() + ") executed " + i);
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (" + this.getState() + ") continued.");
    }
}

public class InterruptTest {

    public static void main(String[] args) {
        // 启动测试线程
        Thread thread = new InterruptThread();
        thread.start();

        // 主线程等待1秒
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 主线程开始执行对thread线程的中断
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (" + Thread.currentThread().getState() + ") execute thread.interrupt().");
        thread.interrupt();
        // 查看thread线程状态
        System.out.println(thread.getName() + " (" + thread.getState() + ") is interrupted.");

        // 主线程等待1秒，以获取准确的thread线程状态
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(thread.getName() + " (" + thread.getState() + ") is interrupted now.");
    }
}

运行结果如下：

...
Thread-0 (RUNNABLE) executed 178952
Thread-0 (RUNNABLE) executed 178953
Thread-0 (RUNNABLE) executed 178954
main (RUNNABLE) execute thread.interrupt().
Thread-0 (RUNNABLE) is interrupted.
Thread-0 (RUNNABLE) continued.
Thread-0 (TERMINATED) is interrupted now.

可以发现，相对于前面阻塞的情况，Thread-0 (RUNNABLE) is interrupted.显示出在对thread-0线程执行interrupt操作时，thread-0线程正处于RUNNABLE状态，但由于for循环对isInterrupted()进行了判断，也会在thread-0线程调用interrupt操作时终止循环。

3.3. 综合处理的最佳实践

如果想要同时处理阻塞和非阻塞两种情况下的中断操作，我们就应该将上面两种情况综合起来，这也是使用interrupt的最佳实践，代码如下：

class InterruptThread extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        try {
            // 循环执行，如果 isInterrupted() 为true则停止执行
            for (int i = 0; !isInterrupted() && i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
                Thread.sleep(300);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (" + this.getState() + ") executed " + i);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (" + this.getState() + ") catch InterruptedException.");
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (" + this.getState() + ") continued.");
    }
}

public class InterruptTest {

    public static void main(String[] args) {
        // 启动测试线程
        Thread thread = new InterruptThread();
        thread.start();

        // 主线程等待1秒
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 主线程开始执行对thread线程的中断
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " (" + Thread.currentThread().getState() + ") execute thread.interrupt().");
        thread.interrupt();
        // 查看thread线程状态
        System.out.println(thread.getName() + " (" + thread.getState() + ") is interrupted.");

        // 主线程等待1秒，以获取准确的thread线程状态
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(thread.getName() + " (" + thread.getState() + ") is interrupted now.");
    }
}

上面的代码既对InterruptedException异常进行了捕获，也使用isInterrupted()进行了循环体是否继续的判断，可以保证在阻塞和非阻塞两种情况下都响应interrupt事件。

License CC BY-NC-ND 4.0 如需转载或商用，请联系博主。

CODERAP

Cast a cold eyes, one life one death, horseman pass by

1. interrupt()方法简介

2. interrupt()最佳实践

3. interrupt()案例

3.1. 阻塞情况的interrupt操作

3.2. 非阻塞情况的interrupt操作

3.3. 综合处理的最佳实践

目录

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1. interrupt()方法简介

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