JAVA里的线程中断

JAVA里的线程中断

（这是新浪博客上一朋友的笔记，感觉很不错就转过来了，让我了解不少）

分类：JAVA

  在JAVA中，通过其对线程类的内嵌支持，编程人员编写多线程程序是很简易的。然而，在编程人员面前，多线程呈现出了一组新的难题，如果没有被恰当的解决，将导致意外的行为以及细微的、难以发现的错误。在本篇文章中，我们针对这些难题之一：如何中断一个正在运行的线程。 

背景
中断（Interrupt）一个线程意味着在该线程完成任务之前停止其正在进行的一切，有效地中止其当前的操作。线程是死亡、还是等待新的任务或是继续运行至下一步，就取决于这个程序。

虽然初次看来它可能显得简单，但是，你必须进行一些预警以实现期望的结果。你最好还是牢记以下的几点告诫。

首先，忘掉Thread.stop方法。虽然它确实停止了一个正在运行的线程，然而，这种方法是不安全也是不受提倡的，这意味着，在未来的JAVA版本中，它将不复存在。

一些轻率的家伙可能被另一种方法Thread.interrupt所迷惑。尽管，其名称似乎在暗示着什么，然而，这种方法并不会中断一个正在运行的线程（待会将进一步说明），正如Listing  A中描述的那样。它创建了一个线程，并且试图使用Thread.interrupt方法停止该线程。Thread.sleep()方法的调用，为线程的初始化和中止提供了充裕的时间。线程本身并不参与任何有用的操作。

Listing  A
class  Example1  extends  Thread  {

    public  static  void  main(  String  args[]  )  throws  Exception  {

        Example1  thread  =  new  Example1();

      System.out.println(  "Starting  thread..."  );

      thread.start();

      Thread.sleep(  3000  );

      System.out.println(  "Interrupting  thread..."  );

      thread.interrupt();

      Thread.sleep(  3000  );

      System.out.println(  "Stopping  application..."  );

      System.exit(  0  );

    }


如果你运行了Listing  A中的代码，你将在控制台看到以下输出：

Starting  thread...

Thread  is  running...

Thread  is  running...

Thread  is  running...

Interrupting  thread...

Thread  is  running...

Thread  is  running...

Thread  is  running...

Stopping  application...

甚至，在Thread.interrupt()被调用后，线程仍然继续运行了一段时间。

真正地中断一个线程

中断线程最好的，最受推荐的方式是，使用共享变量（shared  variable）发出信号，告诉线程必须停止正在运行的任务。线程必须周期性的核查这一变量（尤其在冗余操作期间），然后有秩序地中止任务。Listing  B描述了这一方式。

Listing  B
class  Example2  extends  Thread  {

    volatile  boolean  stop  =  false;

    public  static  void  main(  String  args[]  )  throws  Exception  {

        Example2  thread  =  new  Example2();

      System.out.println(  "Starting  thread..."  );

      thread.start();

      Thread.sleep(  3000  );

      System.out.println(  "Asking  thread  to  stop..."  );

      thread.stop  =  true;

      Thread.sleep(  3000  );

      System.out.println(  "Stopping  application..."  );

      System.exit(  0  );

    }

    public  void  run()  {

        while  (  !stop  )  {

          System.out.println(  "Thread  is  running..."  );

            long  time  =  System.currentTimeMillis();

            while  (  (System.currentTimeMillis()-time  <  1000)  &&  (!stop)  )  {

            }

        }

      System.out.println(  "Thread  exiting  under  request..."  );

    }

}

 


运行Listing  B中的代码将产生如下输出（注意线程是如何有秩序的退出的）

Starting  thread...

Thread  is  running...

Thread  is  running...

Thread  is  running...

Asking  thread  to  stop...

Thread  exiting  under  request...

Stopping  application...

虽然该方法要求一些编码，但并不难实现。同时，它给予线程机会进行必要的清理工作，这在任何一个多线程应用程序中都是绝对需要的。请确认将共享变量定义成volatile  类型或将对它的一切访问封入同步的块/方法（synchronized  blocks/methods）中。

到目前为止一切顺利!但是，当线程等待某些事件发生而被阻塞，又会发生什么？当然，如果线程被阻塞，它便不能核查共享变量，也就不能停止。这在许多情况下会发生，例如调用Object.wait()、ServerSocket.accept()和DatagramSocket.receive()时，这里仅举出一些。

他们都可能永久的阻塞线程。即使发生超时，在超时期满之前持续等待也是不可行和不适当的，所以，要使用某种机制使得线程更早地退出被阻塞的状态。

很不幸运，不存在这样一种机制对所有的情况都适用，但是，根据情况不同却可以使用特定的技术。在下面的环节，我将解答一下最普遍的例子。

使用Thread.interrupt()中断线程
正如Listing  A中所描述的，Thread.interrupt()方法不会中断一个正在运行的线程。这一方法实际上完成的是，在线程受到阻塞时抛出一个中断信号，这样线程就得以退出阻塞的状态。更确切的说，如果线程被Object.wait,  Thread.join和Thread.sleep三种方法之一阻塞，那么，它将接收到一个中断异常（InterruptedException），从而提早地终结被阻塞状态。

因此，如果线程被上述几种方法阻塞，正确的停止线程方式是设置共享变量，并调用interrupt()（注意变量应该先设置）。如果线程没有被阻塞，这时调用interrupt()将不起作用；否则，线程就将得到异常（该线程必须事先预备好处理此状况），接着逃离阻塞状态。在任何一种情况中，最后线程都将检查共享变量然后再停止。Listing  C这个示例描述了该技术。

Listing  C
class  Example3  extends  Thread  {

    volatile  boolean  stop  =  false;

    public  static  void  main(  String  args[]  )  throws  Exception  {

      Example3  thread  =  new  Example3();

      System.out.println(  "Starting  thread..."  );

      thread.start();

      Thread.sleep(  3000  );

      System.out.println(  "Asking  thread  to  stop..."  );

      thread.stop  =  true;

      thread.interrupt();

      Thread.sleep(  3000  );

      System.out.println(  "Stopping  application..."  );

      System.exit(  0  );

    }

    public  void  run()  {

        while  (  !stop  )  {

          System.out.println(  "Thread  running..."  );

            try  {

            Thread.sleep(  1000  );

            }  catch  (  InterruptedException  e  )  {

            System.out.println(  "Thread  interrupted..."  );

            }

        }

      System.out.println(  "Thread  exiting  under  request..."  );

    }

}

一旦Listing  C中的Thread.interrupt()被调用，线程便收到一个异常，于是逃离了阻塞状态并确定应该停止。运行以上代码将得到下面的输出：

Starting  thread...

Thread  running...

Thread  running...

Thread  running...

Asking  thread  to  stop...

Thread  interrupted...

Thread  exiting  under  request...

Stopping  application...


中断I/O操作
然而，如果线程在I/O操作进行时被阻塞，又会如何？I/O操作可以阻塞线程一段相当长的时间，特别是牵扯到网络应用时。例如，服务器可能需要等待一个请求（request），又或者，一个网络应用程序可能要等待远端主机的响应。

如果你正使用通道（channels）（这是在Java  1.4中引入的新的I/O  API），那么被阻塞的线程将收到一个ClosedByInterruptException异常。如果情况是这样，其代码的逻辑和第三个例子中的是一样的，只是异常不同而已。

但是，你可能正使用Java1.0之前就存在的传统的I/O，因为新的I/O是最近才引入，而且要求更多的工作。既然这样，Thread.interrupt()将不起作用，因为线程将不会退出被阻塞状态。Listing  D描述了这一行为。尽管interrupt()被调用，线程也不会退出被阻塞状态

Listing  D
import  java.io.*;

class  Example4  extends  Thread  {

    public  static  void  main(  String  args[]  )  throws  Exception  {

        Example4  thread  =  new  Example4();

      System.out.println(  "Starting  thread..."  );

      thread.start();

      Thread.sleep(  3000  );

      System.out.println(  "Interrupting  thread..."  );

      thread.interrupt();

      Thread.sleep(  3000  );

      System.out.println(  "Stopping  application..."  );

      System.exit(  0  );

    }

    public  void  run()  {

      ServerSocket  socket;

        try  {

            socket  =  new  ServerSocket(7856);

        }  catch  (  IOException  e  )  {

          System.out.println(  "Could  not  create  the  socket..."  );

            return;

        }

        while  (  true  )  {

          System.out.println(  "Waiting  for  connection..."  );

            try  {

              Socket  sock  =  socket.accept();

            }  catch  (  IOException  e  )  {

            System.out.println(  "accept()  failed  or  interrupted..."  );

            }

        }

    }

}


很幸运，Java平台为这种情形提供了一项解决方案，即调用阻塞该线程的套接字的close()方法。在这种情形下，如果线程被I/O操作阻塞，该线程将接收到一个SocketException异常，这与使用interrupt()方法引起一个InterruptedException异常被抛出非常相似。

唯一要说明的是，必须存在socket的引用（reference），只有这样close()方法才能被调用。这意味着socket对象必须被共享。Listing  E描述了这一情形。运行逻辑和以前的示例是相同的。

Listing  E
import  java.net.*;
import  java.io.*;
class  Example5  extends  Thread  {
    volatile  boolean  stop  =  false;
    volatile  ServerSocket  socket;
    public  static  void  main(  String  args[]  )  throws  Exception  {
        Example5  thread  =  new  Example5();
      System.out.println(  "Starting  thread..."  );
      thread.start();
      Thread.sleep(  3000  );
      System.out.println(  "Asking  thread  to  stop..."  );
      thread.stop  =  true;
      thread.socket.close();
      Thread.sleep(  3000  );
      System.out.println(  "Stopping  application..."  );
      System.exit(  0  );
    }
    public  void  run()  {
        try  {
            socket  =  new  ServerSocket(7856);
        }  catch  (  IOException  e  )  {
          System.out.println(  "Could  not  create  the  socket..."  );
            return;
        }
        while  (  !stop  )  {
          System.out.println(  "Waiting  for  connection..."  );
            try  {
              Socket  sock  =  socket.accept();
            }  catch  (  IOException  e  )  {
            System.out.println(  "accept()  failed  or  interrupted..."  );
            }
        }
      System.out.println(  "Thread  exiting  under  request..."  );
    }
}
以下是运行Listing  E中代码后的输出：

Starting  thread...

Waiting  for  connection...

Asking  thread  to  stop...

accept()  failed  or  interrupted...

Thread  exiting  under  request...

Stopping  application...

多线程是一个强大的工具，然而它正呈现出一系列难题。其中之一是如何中断一个正在运行的线程。如果恰当地实现，使用上述技术中断线程将比使用Java平台上已经提供的内嵌操作更为简单。