一、Java中斷的現象
首先,看看Thread類裏的幾個方法:
public static boolean interrupted | 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(在第一次調用已清除了其中斷狀態之後,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)。 |
public boolean isInterrupted() |
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。 |
public void interrupt() |
中斷線程。 |
上面列出了與中斷有關的幾個方法及其行爲,可以看到interrupt是中斷線程。如果不瞭解Java的中斷機制,這樣的一種解釋極容易造成誤解,認爲調用了線程的interrupt方法就一定會中斷線程。
其實,Java的中斷是一種協作機制。也就是說調用線程對象的interrupt方法並不一定就中斷了正在運行的線程,它只是要求線程自己在合適的時機中斷自己。每個線程都有一個boolean的中斷狀態(不一定就是對象的屬性,事實上,該狀態也確實不是Thread的字段),interrupt方法僅僅只是將該狀態置爲true
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一般情況下,會打印如下內容:
已調用線程的interrupt方法
長時間任務運行結束,num=-2
線程的中斷狀態:true
可見,interrupt方法並不一定能中斷線程。但是,如果改成下面的程序,情況會怎樣呢?
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經運行可以發現,程序拋出異常停止了,run方法裏的後兩條打印語句沒有執行。那麼,區別在哪裏?
一般說來,如果一個方法聲明拋出InterruptedException,表示該方法是可中斷的(沒有在方法中處理中斷卻也聲明拋出InterruptedException的除外),也就是說可中斷方法會對interrupt調用做出響應(例如sleep響應interrupt的操作包括清除中斷狀態,拋出InterruptedException),如果interrupt調用是在可中斷方法之前調用,可中斷方法一定會處理中斷,像上面的例子,interrupt方法極可能在run未進入sleep的時候就調用了,但sleep檢測到中斷,就會處理該中斷。如果在可中斷方法正在執行中的時候調用interrupt,會怎麼樣呢?這就要看可中斷方法處理中斷的時機了,只要可中斷方法能檢測到中斷狀態爲true,就應該處理中斷。讓我們爲開頭的那段代碼加上中斷處理。
那麼自定義的可中斷方法該如何處理中斷呢?那就是在適合處理中斷的地方檢測線程中斷狀態並處理。
public class TestInterrupt {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Thread t = new MyThread();
t.start();
// TimeUnit.SECONDS.sleep(1);//如果不能看到處理過程中被中斷的情形,可以啓用這句再看看效果
t.interrupt();
System.out.println("已調用線程的interrupt方法");
}
static class MyThread extends Thread {
public void run() {
int num;
try {
num = longTimeRunningNonInterruptMethod(2, 0);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
System.out.println("長時間任務運行結束,num=" + num);
System.out.println("線程的中斷狀態:" + Thread.interrupted());
}
private static int longTimeRunningNonInterruptMethod(int count, int initNum) throws InterruptedException {
if(interrupted()) {
throw new InterruptedException("正式處理前線程已經被請求中斷");
}
for(int i=0; i<count; i++) {
for(int j=0; j<Integer.MAX_VALUE; j++) {
initNum ++;
}
//假如這就是一個合適的地方
if(interrupted()) {
//回滾數據,清理操作等
throw new InterruptedException("線程正在處理過程中被中斷");
}
}
return initNum;
}
}
}
如上面的代碼,方法longTimeRunningMethod此時已是一個可中斷的方法了。在進入方法的時候判斷是否被請求中斷,如果是,就不進行相應的處理了;處理過程中,可能也有合適的地方處理中斷,例如上面最內層循環結束後。
這段代碼中檢測中斷用了Thread的靜態方法interrupted,它將中斷狀態置爲false,並將之前的狀態返回,而isInterrupted只是檢測中斷,並不改變中斷狀態。一般來說,處理過了中斷請求,應該將其狀態置爲false。但具體還要看實際情形。
二、Java中斷的本質
如今,Java的線程調度不提供搶佔式中斷,而採用協作式的中斷。其實,協作式的中斷,原理很簡單,就是輪詢某個表示中斷的標記,我們在任何普通代碼的中都可以實現。 例如下面的代碼:
volatile bool isInterrupted;
//…
while(!isInterrupted) {
compute();
}
但是,上述的代碼問題也很明顯。當compute執行時間比較長時,中斷無法及時被響應。另一方面,利用輪詢檢查標誌變量的方式,想要中斷wait和sleep等線程阻塞操作也束手無策。
如果仍然利用上面的思路,要想讓中斷及時被響應,必須在虛擬機底層進行線程調度的對標記變量進行檢查。是的,JVM中確實是這樣做的。下面摘自java.lang.Thread的源代碼:
public static boolean interrupted() {
return currentThread().isInterrupted(true);
}
//…
private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);
可以發現,isInterrupted被聲明爲native方法,取決於JVM底層的實現。
實際上,JVM內部確實爲每個線程維護了一箇中斷標記。但應用程序不能直接訪問這個中斷變量,必須通過下面幾個方法進行操作:
public class Thread {
//設置中斷標記
public void interrupt() { ... }
//獲取中斷標記的值
public boolean isInterrupted() { ... }
//清除中斷標記,並返回上一次中斷標記的值
public static boolean interrupted() { ... }
...
}
通常情況下,調用線程的interrupt方法,並不能立即引發中斷,只是設置了JVM內部的中斷標記。因此,通過檢查中斷標記,應用程序可以做一些特殊操作,也可以完全忽略中斷。
你可能想,如果JVM只提供了這種簡陋的中斷機制,那和應用程序自己定義中斷變量並輪詢的方法相比,基本也沒有什麼優勢。
JVM內部中斷變量的主要優勢,就是對於某些情況,提供了模擬自動“中斷陷入”的機制。
在執行涉及線程調度的阻塞調用時(例如wait、sleep和join),如果發生中斷,被阻塞線程會“儘可能快的”拋出InterruptedException。因此,我們就可以用下面的代碼框架來處理線程阻塞中斷:
try {
//wait、sleep或join
}
catch(InterruptedException e) {
//某些中斷處理工作
}
所謂“儘可能快”,我猜測JVM就是在線程調度調度的間隙檢查中斷變量,速度取決於JVM的實現和硬件的性能。
三、一些不會拋出 InterruptedException 的線程阻塞操作
1)java.io中的異步socket I/O
讀寫socket的時候,InputStream和OutputStream的read和write方法會阻塞等待,但不會響應java中斷。不過,調用Socket的close方法後,被阻塞線程會拋出SocketException異常。
2)利用Selector實現的異步I/O
如果線程被阻塞於Selector.select(在java.nio.channels中),調用wakeup方法會引起ClosedSelectorException異常。
3)鎖獲取
如果線程在等待獲取一個內部鎖,我們將無法中斷它。但是,利用Lock類的lockInterruptibly方法,我們可以在等待鎖的同時,提供中斷能力。
四、兩條編程原則:
1)除非你知道線程的中斷策略,否則不應該中斷它。
這條原則告訴我們,不應該直接調用Executer之類框架中線程的interrupt方法,應該利用諸如Future.cancel的方法來取消任務。
2)任務代碼不該猜測中斷對執行線程的含義。
這條原則告訴我們,一般代碼遇在到InterruptedException異常時,不應該將其捕獲後“吞掉”,而應該繼續向上層代碼拋出。
總之,Java中的非搶佔式中斷機制,要求我們必須改變傳統的搶佔式中斷思路,在理解其本質的基礎上,採用相應的原則和模式來編程。
內容來源:
Java併發總結(三):中斷線程 http://blog.psjay.com/posts/summary-of-java-concurrency-three-interrupt/
Java線程中斷的本質和編程原則 http://blog.csdn.net/dlite/article/details/4218105
Java Thread.interrupt 害人! 中斷JAVA線程(zz) http://www.blogjava.net/jinfeng_wang/archive/2008/04/27/196477.html
正確中斷java線程 http://blog.csdn.net/oscar999/article/details/1755759
Java中斷機制剖析 http://www.ticmy.com/?p=31