C#中的线程之Abort陷阱

1.简介

 C#中通常使用线程类Thread来进行线程的创建与调度，博主在本文中将分享多年C#开发中遇到的Thread使用陷阱。
Thread调度其实官方文档已经说明很详细了。本文只简单说明，不做深入探讨。

如下代码展示了一个线程的创建与启动

 static void Main(string[] args)
        {
            Thread thd = new Thread(new ThreadStart(TestThread));
            thd.IsBackground = false;
            thd.Start();
        }
        static void TestThread() 
        {
            while (true)
            {
                Thread.Sleep(1);
            }
        }

我们可以通过
Thread.ThreadState 判断指定线程状态
Thread.Yield 切换线程
Thread .Interrupt 引发阻塞线程的中断异常
Thread .Join 等待线程完成
Thread.Abort 引发线程上的ThreadAborting异常

2.Abort陷阱的产生

本文要谈的是Thread.Abort。有一定多线程开发经验的朋友一定听说过它。官方文档如此描述：

在调用此方法的线程上引发 ThreadAbortException，以开始终止此线程的过程。 调用此方法通常会终止线程。

这在实际中是非常有用的，相信大部分人都会迫不及待地在项目中用上Thread.Abort来终止线程（博主就是迫不及待地用到项目中了）。不过对于不熟悉的API，使用之前一定先看懂文档（这是博主在吃过不少亏后的感言）

Abort调用还分为线程自身调用:

当线程对自身调用 Abort 时，效果类似于引发异常； ThreadAbortException 会立刻发生，并且结果是可预知的。 但是，如果一个线程对另一个线程调用 Abort，则将中断运行的任何代码。 还有一种可能就是静态构造函数被终止。在极少数情况下，这可以防止在该应用程序域中创建该类的实例。在 .NET Framework 1.0 版和 1.1 版中，在 finally 块运行时线程可能会中止，在这种情况下， finally 块将被中止。

被其它线程调用：

如果正在中止的线程是在受保护的代码区域，如 catch 块、 finally 块或受约束的执行区域，可能会阻止调用 Abort 的线程。 如果调用 Abort 的线程持有中止的线程所需的锁定，则会发生死锁。

由官方文档上的说明可知：Abort方法调用是需要特别注意避免静态构造函数的终止和锁的使用，这是通过文档我们能够获得的信息。
但不是全部！

• 陷阱一：线程中代码ThreadAbortException异常的处理
  举个栗子

 class Program
    { 
        static TcpClient m_TcpClient = new TcpClient();
        static void Main(string[] args)
        { 
            m_TcpClient.Connect("192.168.31.100" , 8888);

            Thread thd = new Thread(new ThreadStart(TestThread));
            thd.IsBackground = false;
            thd.Start();

            Console.ReadKey();
            Console.Write("线程Abort！");
            thd.Abort();
            Console.ReadKey();

        }
        static void TestThread() 
        {
            while (true)
            {
                byte[] sdDat = new byte[10000 * 1024];
                try
                {
                    Thread.Sleep(1);
                    m_TcpClient.GetStream().Write(sdDat, 0, sdDat.Length); 
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    // 异常处理
                    m_TcpClient.Close();
                }
            }
        }
    }

以上代码创建了一个Tcp连接，然后不间断向服务端发送数据流。此时若服务端某种原因使用了Thread.Abort终止发送数据（只是终止发送数据，并不是要断开连接），那执行的结果与期望便大相径庭了。
这里正确的使用方式是在发生SocketException异常和ThreadAbortException 异常时分别处理
catch (SocketException sckEx)
{
//socket异常处理
m_TcpClient.Close();
}catch(ThreadAbortException thAbortEx)
{
}

在项目中大家都会遇到对第三方IO库的调用，如果恰好第三方库缺少对ThreadAbortException的异常处理，那你的代码使用ThreadAbort出现BUG的概率便大大提高了。（实际上不光是第三方库，.NetFramework中API也并非完全考虑了此异常）陷阱二就说明了一个系统API对此异常的处理缺陷。
- 陷阱二：文件操作
同样我使用测试代码说明文件操作API的一个异常情况。
开启一个线程，对某个文件写数据（不断循环）代码如下：

  class Program
    {  
        static void Main(string[] args)
        {

            Thread thd = new Thread(new ThreadStart(TestThread));
            thd.IsBackground = false;
            thd.Start();

           Thread.Sleep(1000); //等待，确保代码已经开始执行
            while (true)
            { 
                if (thd.IsAlive)
                {
                    thd.Abort();
                    Thread.Sleep(10);
                }
                else
                {
                    Console.WriteLine("线程已经退出！");
                    break;
                }
            }
            Console.ReadKey();

        }
        static void TestThread() 
        {
            while (true)
            {
                byte[] sdDat = new byte[10240];
                try
                {
                   using (FileStream fs = File.Open("D:\\1.dat", FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite))
                   {
                       fs.Write(sdDat, 0 , 10240); 
                        Thread.Sleep(1);  // 根据自己的运行环境调节休眠时间
                   }
                }
                catch (IOException ex)
                { 
                    Console.WriteLine("IO exception:" + ex.Message);
                    break;
                }
                catch (ThreadAbortException  )
                {
                    Thread.ResetAbort();
                    Console.WriteLine("ThreadAbortException  ");
                }catch(Exception ex)
                {
                    Console.WriteLine("Other exception:" + ex.Message);
                    break;
                }
            }
            Console.WriteLine("线程退出");
        }
    }  

运行代码得到输出： （实际并非每次输出都一致，取决与执行代码计算机的当前状态，你也可以改变while循环中的休眠时间，输出较多或较少行ThreadAbortException）

ThreadAbortException
ThreadAbortException
ThreadAbortException
IO exception:文件“D:\1.dat”正由另一进程使用，因此该进程无法访问此文件。
线程退出
线程已经退出！

这次代码里我使用ResetAbort处理ThreadAbortException异常，将Abort状态恢复并继续执行循环，而在IO异常与其它异常时候直接退出循环。
我们可以看到在 ThreadAbortException打印了三次后，出发了IO异常：

IO exception:文件“D:\1.dat”正由另一进程使用，因此该进程无法访问此文件。

这个异常是如何产生的呢？各位不妨看看代码，分析下可能的原因。
首先，这段代码“看起来”的确是没有问题，大家知道在using里的new 的对象在代码段结束的时候，会自动调用Dispose方法释放资源。重最开始的两次ThreadAbort异常被触发可以看出，即使在这种情况下，被占用的文件资源也已经被释放掉了。当然， “看起来”与实际的效果还是有差距，在第四次执行就触发IOException了。说明第三次的文件被占用后没有释放。
问题的关键就在第三次占用文件后为什么没有被释放？
我猜测有可能是fs的对象引用在赋值到fs之前就触发了ThreadAbortException异常，而File.Open代码中占用了文件资源后并在返回之前没有处理ThreadAbortException，导致在using代码段结束释放时，fs为空引用，那自然就无法调用其释放的代码了。当然这些只是我的大胆猜测，为此我修改了本例中TestThread方法的代码，验证猜测。

 static void TestThread()
        {
            byte[] sdDat = new byte[10240];
            FileStream fs = null;
            while (true)
            {
                try
                {
                    fs = null; 
                    using (fs = File.Open("D:\\1.dat", FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite))
                    {
                        fs.Write(sdDat, 0, 10240);
                        Thread.Sleep(1); 
                    }
                }
                catch (IOException ex)
                {
                    Console.WriteLine("IO exception:" + ex.Message);
                    break;
                }
                catch (ThreadAbortException ex)
                { 
                    Thread.ResetAbort(); 
                    Console.WriteLine("ThreadAbortException  (fs == null):[{0}]", fs == null);
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    Console.WriteLine("Other exception:" + ex.Message);
                    break;
                }
            }
            Console.WriteLine("线程退出");
        }

我把fs变量提出到while循环之前，并在 每次调用using 代码段之前赋值为null，随后每次触发ThreadAbortException 时都打印出fs是否为空。
执行结果：

ThreadAbortException (fs == null):[False]
ThreadAbortException (fs == null):[True]
ThreadAbortException (fs == null):[False]
ThreadAbortException (fs == null):[False]
ThreadAbortException (fs == null):[False]
ThreadAbortException (fs == null):[False]
ThreadAbortException (fs == null):[False]
ThreadAbortException (fs == null):[False]
ThreadAbortException (fs == null):[True]
IO exception:文件“D:\1.dat”正由另一进程使用，因此该进程无法访问此文件。
线程退出
线程已经退出！

多次执行程序就可以看出，每次IOException异常发送的时候，上次打印的 fs都为空。那怎么解释中间有一次fs为空但没有触发IOException呢？记得我上面的分析吗？File.Open在占用了文件资源后并在返回之前的Exception没有处理会出现问题，那么在占用文件资源之前出现Exception是不会出现占用资源未释放的问题的。所以，问题的原因正如我分析的那样。一个需要释放的类（资源）是不太适宜在可能会被Abort的线程中创建并释放的。因为你不太可能完全保证资源占用的时候类赋值之前不会触发ThreadAbortException的。

3.结尾

在项目开发中，Thread类就如同一把双刃剑，功能强大得不得了，但是给代码理解与调试带来了一定程度上的困难。如果非要问我在多线程开发上有什么建议的话，我想说，除非你已经在千锤百炼的开发经验中完全掌握了多线程，否则能不用它就不要用它吧！