面试官问:如何中断一个线程,具体如何实现?

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了面试官问:如何中断一个线程,具体如何实现?相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

中断线程

线程的thread.interrupt()方法是中断线程,将会设置该线程的中断状态位,即设置为true,中断的结果线程是死亡、还是等待新的任务或是继续运行至下一步,就取决于这个程序本身。线程会不时地检测这个中断标示位,以判断线程是否应该被中断(中断标示值是否为true)。它并不像stop方法那样会中断一个正在运行的线程。

判断线程是否被中断

判断某个线程是否已被发送过中断请求,请使用Thread.currentThread().isInterrupted()方法(因为它将线程中断标示位设置为true后,不会立刻清除中断标示位,即不会将中断标设置为false),而不要使用thread.interrupted()(该方法调用后会将中断标示位清除,即重新设置为false)方法来判断,下面是线程在循环中时的中断方式:

while(!Thread.currentThread().isInterrupted() && more work to do)
    do more work

如何中断线程

如果一个线程处于了阻塞状态(如线程调用了thread.sleepthread.jointhread.wait、1.5中的condition.await、以及可中断的通道上的 I/O 操作方法后可进入阻塞状态),则在线程在检查中断标示时如果发现中断标示为true,则会在这些阻塞方法(sleep、join、wait、1.5中的condition.await及可中断的通道上的 I/O 操作方法)调用处抛出InterruptedException异常,并且在抛出异常后立即将线程的中断标示位清除,即重新设置为false。抛出异常是为了线程从阻塞状态醒过来,并在结束线程前让程序员有足够的时间来处理中断请求。

注,synchronized在获锁的过程中是不能被中断的,意思是说如果产生了死锁,则不可能被中断(请参考后面的测试例子)。与synchronized功能相似的reentrantLock.lock()方法也是一样,它也不可中断的,即如果发生死锁,那么reentrantLock.lock()方法无法终止,如果调用时被阻塞,则它一直阻塞到它获取到锁为止。但是如果调用带超时的tryLock方法reentrantLock.tryLock(long timeout, TimeUnit unit),那么如果线程在等待时被中断,将抛出一个InterruptedException异常,这是一个非常有用的特性,因为它允许程序打破死锁。你也可以调用reentrantLock.lockInterruptibly()方法,它就相当于一个超时设为无限的tryLock方法。

没有任何语言方面的需求一个被中断的线程应该终止。中断一个线程只是为了引起该线程的注意,被中断线程可以决定如何应对中断。某些线程非常重要,以至于它们应该不理会中断,而是在处理完抛出的异常之后继续执行,但是更普遍的情况是,一个线程将把中断看作一个终止请求,这种线程的run方法遵循如下形式:

public void run() 
    try 
        ...
        /*
         * 不管循环里是否调用过线程阻塞的方法如sleep、join、wait,这里还是需要加上
         * !Thread.currentThread().isInterrupted()条件,虽然抛出异常后退出了循环,显
         * 得用阻塞的情况下是多余的,但如果调用了阻塞方法但没有阻塞时,这样会更安全、更及时。
         */
        while (!Thread.currentThread().isInterrupted()&& more work to do) 
            do more work
        
     catch (InterruptedException e) 
        //线程在wait或sleep期间被中断了
     finally 
        //线程结束前做一些清理工作
    

上面是while循环在try块里,如果try在while循环里时,因该在catch块里重新设置一下中断标示,因为抛出InterruptedException异常后,中断标示位会自动清除,此时应该这样:

public void run() 
    while (!Thread.currentThread().isInterrupted()&& more work to do) 
        try 
            ...
            sleep(delay);
         catch (InterruptedException e) 
            Thread.currentThread().interrupt();//重新设置中断标示
        
    

底层中断异常处理方式

另外不要在你的底层代码里捕获InterruptedException异常后不处理,会处理不当,如下:

void mySubTask()
    ...
    try
        sleep(delay);
    catch(InterruptedException e)//不要这样做
    ...

如果你不知道抛InterruptedException异常后如何处理,那么你有如下好的建议处理方式:

1、在catch子句中,调用Thread.currentThread.interrupt()来设置中断状态(因为抛出异常后中断标示会被清除),让外界通过判断Thread.currentThread().isInterrupted()标示来决定是否终止线程还是继续下去,应该这样做:

void mySubTask() 
    ...
    try 
        sleep(delay);
     catch (InterruptedException e) 
        Thread.currentThread().isInterrupted();
    
    ...

2、或者,更好的做法就是,不使用try来捕获这样的异常,让方法直接抛出:

void mySubTask() throws InterruptedException 
    ...
    sleep(delay);
    ...

中断应用

使用中断信号量中断非阻塞状态的线程

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,然后有秩序地中止任务。Example2描述了这一方式:

class Example2 extends Thread 
    volatile boolean stop = false;// 线程中断信号量

    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...");
        // 设置中断信号量
        thread.stop = true;
        Thread.sleep(3000);
        System.out.println("Stopping application...");
    

    public void run() 
        // 每隔一秒检测一下中断信号量
        while (!stop) 
            System.out.println("Thread is running...");
            long time = System.currentTimeMillis();
            /*
             * 使用while循环模拟 sleep 方法,这里不要使用sleep,否则在阻塞时会 抛
             * InterruptedException异常而退出循环,这样while检测stop条件就不会执行,
             * 失去了意义。
             */
            while ((System.currentTimeMillis() - time < 1000)) 
        
        System.out.println("Thread exiting under request...");
    

使用thread.interrupt()中断非阻塞状态线程

虽然Example2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。这里需注意一点的是需将共享变量定义成volatile 类型或将对它的一切访问封入同步的块/方法(synchronized blocks/methods)中。上面是中断一个非阻塞状态的线程的常见做法,但对非检测isInterrupted()条件会更简洁:

class Example2 extends Thread 
    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...");
        // 发出中断请求
        thread.interrupt();
        Thread.sleep(3000);
        System.out.println("Stopping application...");
    

    public void run() 
        // 每隔一秒检测是否设置了中断标示
        while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) 
            System.out.println("Thread is running...");
            long time = System.currentTimeMillis();
            // 使用while循环模拟 sleep
            while ((System.currentTimeMillis() - time < 1000) ) 
            
        
        System.out.println("Thread exiting under request...");
    

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()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。下面就来看一下中断阻塞线程技术。

使用thread.interrupt()中断阻塞状态线程

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,设置线程的中断标示位,在线程受到阻塞的地方(如调用sleep、wait、join等地方)抛出一个异常InterruptedException,并且中断状态也将被清除,这样线程就得以退出阻塞的状态。下面是具体实现:

class Example3 extends Thread 
    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.interrupt();// 等中断信号量设置后再调用
        Thread.sleep(3000);
        System.out.println("Stopping application...");
    

    public void run() 
        while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) 
            System.out.println("Thread running...");
            try 
                /*
                 * 如果线程阻塞,将不会去检查中断信号量stop变量,所 以thread.interrupt()
                 * 会使阻塞线程从阻塞的地方抛出异常,让阻塞线程从阻塞状态逃离出来,并
                 * 进行异常块进行 相应的处理
                 */
                Thread.sleep(1000);// 线程阻塞,如果线程收到中断操作信号将抛出异常
             catch (InterruptedException e) 
                System.out.println("Thread interrupted...");
                /*
                 * 如果线程在调用 Object.wait()方法,或者该类的 join() 、sleep()方法
                 * 过程中受阻,则其中断状态将被清除
                 */
                System.out.println(this.isInterrupted());// false

                //中不中断由自己决定,如果需要真真中断线程,则需要重新设置中断位,如果
                //不需要,则不用调用
                Thread.currentThread().interrupt();
            
        
        System.out.println("Thread exiting under request...");
    

一旦Example3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。上面我们还可以使用共享信号量来替换!Thread.currentThread().isInterrupted()条件,但不如它简洁。

死锁状态线程无法被中断

Example4试着去中断处于死锁状态的两个线程,但这两个线都没有收到任何中断信号(抛出异常),所以interrupt()方法是不能中断死锁线程的,因为锁定的位置根本无法抛出异常:

class Example4 extends Thread 
    public static void main(String args[]) throws Exception 
        final Object lock1 = new Object();
        final Object lock2 = new Object();
        Thread thread1 = new Thread() 
            public void run() 
                deathLock(lock1, lock2);
            
        ;
        Thread thread2 = new Thread() 
            public void run() 
                // 注意,这里在交换了一下位置
                deathLock(lock2, lock1);
            
        ;
        System.out.println("Starting thread...");
        thread1.start();
        thread2.start();
        Thread.sleep(3000);
        System.out.println("Interrupting thread...");
        thread1.interrupt();
        thread2.interrupt();
        Thread.sleep(3000);
        System.out.println("Stopping application...");
    

    static void deathLock(Object lock1, Object lock2) 
        try 
            synchronized (lock1) 
                Thread.sleep(10);// 不会在这里死掉
                synchronized (lock2) // 会锁在这里,虽然阻塞了,但不会抛异常
                    System.out.println(Thread.currentThread());
                
            
         catch (InterruptedException e) 
            e.printStackTrace();
            System.exit(1);
        
    

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。

实现此InterruptibleChannel接口的通道是可中断的:如果某个线程在可中断通道上因调用某个阻塞的 I/O 操作(常见的操作一般有这些:serverSocketChannel.accept()socketChannel.connectsocketChannel.opensocketChannel.readsocketChannel.writefileChannel.readfileChannel.write)而进入阻塞状态,而另一个线程又调用了该阻塞线程的 interrupt 方法,这将导致该通道被关闭,并且已阻塞线程接将会收到ClosedByInterruptException,并且设置已阻塞线程的中断状态。

另外,如果已设置某个线程的中断状态并且它在通道上调用某个阻塞的 I/O 操作,则该通道将关闭并且该线程立即接收到 ClosedByInterruptException;并仍然设置其中断状态。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。

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。但是,你可能正使用Java1.0之前就存在的传统的I/O,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。Example5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,比如ServerSocket的accept方法根本不抛出异常。

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,当调用该套接字的close方法时,该线程在调用accept地方法将接收到一个SocketException(SocketException为IOException的子异常)异常,这与使用interrupt()方法引起一个InterruptedException异常被抛出非常相似,(注,如果是流因读写阻塞后,调用流的close方法也会被阻塞,根本不能调用,更不会抛IOExcepiton,此种情况下怎样中断?我想可以转换为通道来操作流可以解决,比如文件通道)。下面是具体实现:

class Example6 extends Thread 
    volatile ServerSocket socket;

    public static void main(String args[]) throws Exception 
        Example6 thread = new Example6();
        System.out.println("Starting thread...");
        thread.start();
        Thread.sleep(3000);
        System.out.println("Asking thread to stop...");
        Thread.currentThread().interrupt();// 再调用interrupt方法
        thread.socket.close();// 再调用close方法
        try 
            Thread.sleep(3000);
         catch (InterruptedException e) 
        
        System.out.println("Stopping application...");
    

    public void run() 
        try 
            socket = new ServerSocket(8888);
         catch (IOException e) 
            System.out.println("Could not create the socket...");
            return;
        
        while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) 
            System.out.println("Waiting for connection...");
            try 
                socket.accept();
             catch (IOException e) 
                System.out.println("accept() failed or interrupted...");
                Thread.currentThread().interrupt();//重新设置中断标示位
            
        
        System.out.println("Thread exiting under request...");
    

一、没有任何语言方面的需求一个被中断的线程应该终止。中断一个线程只是为了引起该线程的注意,被中断线程可以决定如何应对中断。

二、对于处于sleep,join等操作的线程,如果被调用interrupt()后,会抛出InterruptedException,然后线程的中断标志位会由true重置为false,因为线程为了处理异常已经重新处于就绪状态。

三、不可中断的操作,包括进入synchronized段以及Lock.lock()inputSteam.read()等,调用interrupt()对于这几个问题无效,因为它们都不抛出中断异常。如果拿不到资源,它们会无限期阻塞下去。

对于Lock.lock(),可以改用Lock.lockInterruptibly(),可被中断的加锁操作,它可以抛出中断异常。等同于等待时间无限长的Lock.tryLock(long time, TimeUnit unit)

对于inputStream等资源,有些(实现了interruptibleChannel接口)可以通过close()方法将资源关闭,对应的阻塞也会被放开。

首先,看看Thread类里的几个方法:

上面列出了与中断有关的几个方法及其行为,可以看到interrupt是中断线程。如果不了解Java的中断机制,这样的一种解释极容易造成误解,认为调用了线程的interrupt方法就一定会中断线程。

其实,Java的中断是一种协作机制。也就是说调用线程对象的interrupt方法并不一定就中断了正在运行的线程,它只是要求线程自己在合适的时机中断自己。每个线程都有一个boolean的中断状态(这个状态不在Thread的属性上),interrupt方法仅仅只是将该状态置为true。

比如对正常运行的线程调用interrupt()并不能终止他,只是改变了interrupt标示符。

一般说来,如果一个方法声明抛出InterruptedException,表示该方法是可中断的,比如wait,sleep,join,也就是说可中断方法会对interrupt调用做出响应(例如sleep响应interrupt的操作包括清除中断状态,抛出InterruptedException),异常都是由可中断方法自己抛出来的,并不是直接由interrupt方法直接引起的。

Object.wait, Thread.sleep方法,会不断的轮询监听 interrupted 标志位,发现其设置为true后,会停止阻塞并抛出 InterruptedException异常。

看了以上的说明,对java中断的使用肯定是会了,但我想知道的是阻塞了的线程是如何通过interuppt方法完成停止阻塞并抛出interruptedException的,这就要看Thread中native的interuppt0方法了。

第一步学习Java的JNI调用Native方法。

第二步下载openjdk的源代码,找到目录结构里的openjdk-src\\jdk\\src\\share\\native\\java\\lang\\Thread.c文件。

#include "jni.h"
#include "jvm.h"

#include "java_lang_Thread.h"

#define THD "Ljava/lang/Thread;"
#define OBJ "Ljava/lang/Object;"
#define STE "Ljava/lang/StackTraceElement;"

#define ARRAY_LENGTH(a) (sizeof(a)/sizeof(a[0]))

static JNINativeMethod methods[] = 
    "start0",           "()V",        (void *)&JVM_StartThread,
    "stop0",            "(" OBJ ")V", (void *)&JVM_StopThread,
    "isAlive",          "()Z",        (void *)&JVM_IsThreadAlive,
    "suspend0",         "()V",        (void *)&JVM_SuspendThread,
    "resume0",          "()V",        (void *)&JVM_ResumeThread,
    "setPriority0",     "(I)V",       (void *)&JVM_SetThreadPriority,
    "yield",            "()V",        (void *)&JVM_Yield,
    "sleep",            "(J)V",       (void *)&JVM_Sleep,
    "currentThread",    "()" THD,     (void *)&JVM_CurrentThread,
    "countStackFrames", "()I",        (void *)&JVM_CountStackFrames,
    "interrupt0",       "()V",        (void *)&JVM_Interrupt,
    "isInterrupted",    "(Z)Z",       (void *)&JVM_IsInterrupted,
    "holdsLock",        "(" OBJ ")Z", (void *)&JVM_HoldsLock,
    "getThreads",        "()[" THD,   (void *)&JVM_GetAllThreads,
    "dumpThreads",      "([" THD ")[[" STE, (void *)&JVM_DumpThreads,
;

#undef THD
#undef OBJ
#undef STE
JNIEXPORT void JNICALL
Java_java_lang_Thread_registerNatives(JNIEnv *env, jclass cls)

    (*env)->RegisterNatives(env, cls, methods, ARRAY_LENGTH(methods));

作者:零_壹
来源:https://blog.csdn.net/xinxiaoyong100440105/article/details/80931705

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