【Java并发编程】线程中断机制（辅以常见案例）
文章目录
- 1. 为什么需要
- 2. 如何理解
- 3. 如何使用
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- 3.1. 中断相关API
- 3.2. 中断正常状态下的线程
- 3.3. 中断特殊状态下的线程
- 4. 如何安全的停止线程
- 5. 参考资料
本文由浅入深介绍了中断机制、中断的常见案例和使用场景。
1. 为什么需要
因为一些原因需要取消原本正在执行的线程。我们举几个栗子：
- 假设踢足球点球时，A队前4轮中了4个球，B队前4轮只中了2个球，此时胜负已分，第5轮这个点球就不用踢了，此时需要停止A队的线程和B队的线程（共5个点球）。
- 假设用户从网络上下载一个50M的文件，如果网络很慢，用户等的不耐烦，点了取消下载操作，此时需要停止下载的线程。
2. 如何理解
中断可以理解为线程的一个内部标识位属性，它表示一个运行中的线程是否被其他线程进行了中断操作。
中断就是其他线程通过interrupt方法给该线程发一个信号，该线程收到信号后可以选择响应或不响应信号，中断它只是一种协商机制。响应信号通常会结束自身run()方法的执行退出线程，不响应则继续执行无任何影响。
线程通过检测自身是否被中断来进行响应，检测方法有2种，分别是public static boolean interrupted()和public boolean isInterrupted()，静态的方法会清除中断标识位属性，非静态方法不会清除中断标识位属性。
3. 如何使用
3.1. 中断相关API
Thread源码中关于中断的方法：
public class Thread implements Runnable {
// 仅仅只是设置中断状态
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();
}
// 会清除中断状态
public static boolean interrupted() {
return currentThread().isInterrupted(true);
}
// 不会清除中断状态
public boolean isInterrupted() {
return isInterrupted(false);
}
private native void interrupt0();
private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);
}
绘制成表格：
| API | 作用 |
|---|---|
| public void interrupt() | 中断this线程 |
| public static boolean interrupted() | 测试当前线程是否被中断，且线程的中断状态会被清除 |
| public boolean isInterrupted() | 测试this线程是否中断。 中断状态不会被这个方法影响 |
特别需要注意的是：静态interrupted方法会清除线程的中断状态。
3.2. 中断正常状态下的线程
中断一个线程非常简单，只需要在其他线程中对目标线程调用interrupt()方法，目标线程需要反复检测自身状态是否是interrupted状态，如果是，就立刻结束运行。
public class Main extends Thread {
@Override
public void run() {
int i = 0;
while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
i++;
System.out.println();
}
System.out.println("done");
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t = new Main();
t.start();
t.sleep(1000);
t.interrupt();
}
}
main线程通过调用t.interrupt()中断t线程。但需要注意，interrupt()方法仅仅是给t线程发送了"中断请求"，只是把t线程的标识属性设置为中断，至于t线程是否响应或处理该中断请求则要看t线程的具体代码。
这里，t线程在while中循环检测中断请求（isInterrupted()），如果检测到线程被中断则跳出while循环结束线程的run()方法。
3.3. 中断特殊状态下的线程
特殊状态其实在官网Thread中有好几种，这里只列举最常见的一种
如果线程
- 被阻塞在Object类的
wait()，wait(long)，wait(long, int)方法 - 或被阻塞在Thread类的
join()，join(long)，join(long, int)，sleep(long)，sleep(long, int)
如果此时调用线程的中断方法interrupt()，线程的中断状态会被清除且抛出InterruptedException异常。这种情况的一般处理方法是：捕获InterruptedException异常，然后重新设置中断状态，即调用Thread.currentThread().interrupt();
我们来看示例代码：
public class Main extends Thread {
@Override
public void run() {
while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
try {
// 模拟任务代码
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
// ... 清理操作
System.out.println(isInterrupted());//false
// 重设中断标志位为true
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
System.out.println(isInterrupted());//true
}
public static void main(String[] args) {
Main t = new Main();
t.start();
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
}
t.interrupt();
}
}
4. 如何安全的停止线程
前面提到中断状态只是线程的一个标识位，而中断操作是一种简便的线程间交互方式，而这种交互方式最适合用来取消或停止任务。除了中断以外，还可以利用一个boolean变量来控制是否需要停止任务并终止该线程。 一般的，可以用以下方式来安全的停止线程：
- 中断方式
- volatile修饰的boolean变量方式
代码举例如下：
public class Shutdown {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Runner one = new Runner();
Thread t = new Thread(one, "t");
t.start();
// 睡眠1秒，让Runner线程充分运行，随后能够感知中断而结束
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
t.interrupt();
Runner two = new Runner();
t = new Thread(two, "t");
t.start();
// 睡眠1秒，让Runner线程充分运行，随后能够感知on为false而结束
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
two.cancel();
}
private static class Runner implements Runnable {
private long i;
private volatile boolean on = true;
@Override
public void run() {
while (on && !Thread.currentThread().isInterrupted()) {
i++;
}
System.out.println("Count i = " + i);
}
public void cancel() {
on = false;
}
}
}
5. 参考资料
《Java并发编程的艺术》，可联系作者无套路下载可复制的电子版pdf书籍
官方Thread类的源码和注释