Java 线程的中断机制

Posted 2020-10-17

今天我们聊聊 Java 线程的中断机制。

线程中断机制提供了一种方法，用于将线程从阻塞等待中唤醒，并作出相应的“受控中断”处理。

synchronized (lock) {
    try {
        while (!check()) {
            lock.wait(1000);
        }
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

这段代码使用了 Java 提供的 wait/notify 机制，线程执行 lock.wait() 会阻塞，有三种情况使线程恢复运行。

1. 超时 1000ms 结束，正常执行下一句代码。

2. 另一个线程执行下述代码主动唤醒

   synchronized (lock) {
       lock.notifyAll(); // or lock.notify();
   }

   这也会正常执行下一句代码。

3. 另一个线程要求等待的线程“中断”

   // 拿到等待中的线程的引用
   Thread a;
   a.interrupt();

   被“中断”的线程 a，会在 lock.wait() 处抛出 InterruptedException 异常。

综上所述，你可以认为 object.wait() 内部在做这些事：

boolean checkTimeout = timeout > 0;
Thread current = Thread.currentThread();
lock.addWaiter(current);
while (!current.isNotified()) {
    if (current.isInterrupted()) {
        current.clearInterrupted();
        throw new InterruptedException();
    }
    if (checkTimeout) {
        if (timeout == 0) break;
        timeout--;
    }
}

这不完全准确，因为 wait 不使用这种“忙轮询”的方式做检查，但关于标志位的判断逻辑是正确的。

让我们从手动中断开始探究，

// sun.nio.ch.Interruptible

public interface Interruptible {
    void interrupt(Thread var1);
}

// java.lang.Thread

private volatile Interruptible blocker;
private final Object blockerLock = new Object();

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

    synchronized (blockerLock) {
        Interruptible b = blocker;
        if (b != null) {
            interrupt0();
            b.interrupt(this);
            return;
        }
    }
    interrupt0();
}

// Just to set the interrupt flag
private native void interrupt0();

能够看出， thread.interrupt() 先判断权限，然后实际调用 interrupt0() 设置线程的中断标志，如果当前线程有 nio 的 Interruptible 那么还会回调它。

注意，interrupt0() 只是设置了线程的中断标志。

一个线程怎么知道自己被打断了？

// java.lang.Thread

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

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

private native boolean isInterrupted(boolean clearInterrupted);

也就是说， isInterrupted(boolean) 会返回线程是否被打断，并根据需要清空中断标志。

我们发现，当一个线程并不阻塞，没有在 object.wait() , thread.join() , Thread.sleep()等不受 Java 程序逻辑控制的区域时，那么线程是否被打断只能通过检查中断标志得知。

当一个函数调用可能阻塞，Java 会在阻塞的源头签名里标记 throws InterruptedException ，并要求编写 try catch 处理中断。

当线程阻塞，就像上文所述，Java 检查到中断标志，先将其清除，然后抛出 InterruptedException 。

// java.lang.Object

public final void wait() throws InterruptedException {
    wait(0);
}

public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;

如果一个线程收到 InterruptedException ，之后仍然执行了会引发阻塞的代码，它将像“没事人”一样继续阻塞住。因为 Java 在内部将中断标志清除了！

我们常见地编写以下三类处理 InterruptedException 的代码：

将 InterruptedException 交由上层处理。

public void foo() throws InterruptedException {
    synchronized (lock) {
        lock.wait();
    }
}

遇到 InterruptedException 重设中断标志位。

try {
    synchronized (lock) {  
        lock.wait();  
    }  
} catch (InterruptedException e) {  
    Thread.currentThread().interrupt();
    //break; 
}

先忙完，再重新抛出 InterruptedException 。

public void bar() throws InterruptedException {
    InterruptedException ie = null;
    boolean done = false;
    while (!done) {
        synchronized (lock) {
            try {
                lock.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                ie = e;
                continue;
            }
        }
        done = true;
    }
    if (ie != null) {
        throw ie;
    }
}

如果一个线程无视中断标志和 InterruptedException ，它仍然能够跑的很好。但 这与我们设计多线程的初衷是违背的 ，我们希望线程之间是和谐的有序协作以实现特定功能，因此 受控线程应当对中断作出响应 。而 Java 留给开发者这一自由，我们应当予以善用。如果你想学习java可以加我的学习群669823128