4.如何终止线程

Posted 2022-08-27 纵横千里，捭阖四方

目录

1 如何终止正在执行的线程

2 如何终止被阻塞的线程

3.总结

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线程终止是一个稍微复杂的问题，我们分运行状态和阻塞状态两种情况讨论。

1 如何终止正在执行的线程

首先我们思考一下，线程在什么情况下会终止？一般来说有如下几种情况：

第一种：当run方法完成后线程终止

run方法中的内容执行完后线程一般就自动结束了。

第二种：使用stop方法强行终止

该方法会强制关闭正在执行的线程，这种方法是不推荐的，因为假如很多指令正在执行，很多重要操作可能尚未完成，如果强制停止会导致潜在问题，例如一些清理性的工作没完成，如文件，数据库等的关闭。

也就说调用 stop() 方法会立即释放该线程所持有的所有的锁，导致数据得不到同步，出现数据不一致的问题。看个例子：

public class ThreadStopExample extends Thread 
    @Override
    public void run() 
        try 
            for (int i = 0; i < 1000000; i++) 
                System.out.println("running code " + i);
            
            System.out.println("the code finished");
        catch (Throwable e)
            e.printStackTrace();
        
    
​
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException 
        Thread thread = new ThreadStopExample();
        thread.start();
        Thread.sleep(10);
        thread.stop();
    

该代码在执行的时候会抛出如下异常：

running code 327
running code 328
running code 329
java.lang.ThreadDeath
  at java.lang.Thread.stop(Thread.java:853)
  at part_b_inside.chapter2_thread_life.terminal_thread.ThreadStopExample.main(ThreadStopExample.java:20)

可以看到，该方法仅仅执行到i=329就结束了，后面的都还没有完成。如果这是一个线上的服务，例如正在处理账务等信息时就导致数据混乱，造成无法预知的问题，因此一定不能用stop()方法来中断线程。

第三种：通过发送信号来终止线程

其本质和开启类似，就是主线程给子线程发送一个可以关闭的信号，但是具体什么时候执行关闭由子线程决定。这就像你正在工作，女朋友突然打电话要你和她出去逛街，你说“稍等，我先将手上的工作完成”是一样的道理。也就是说main线程只给子线程发送信号来告知要结束，而不是暴力地直接将其停掉。具体是否要关闭由子线程根据自身状态决定是否停止。

那通过信号停止线程，具体工作是怎么样的呢？应用程序发送一个线程终止的信号给JVM，JVM处理之后转给操作系统，操作系统再转给CPU，CPU收到之后会自行决定是否终止，而不一定马上终止。CPU此时可能在执行某个原子操作，或者要完成finally的功能才终止操作等，也就是会等手头的工作完成再终止（也叫安全点 ，或者安全区域）。

在Java中，主要是通过interrupt和isInterruptted()。

在Thread中提供了一个interrupt()方法，从名字看表示中断，但实际上并不像stop()方法一样直接中断线程，而是向子线程发送一个中断的通知。例如，假如你是领导，对于在加班的同事，你会说”做完就下班吧，其他明天再说“。这就是你给他发的信号量，而不是强制让他走，同事可以根据自己的情况处理完再走，这个时间可能是一分钟，也可能是一小时，决定权在同事这里。这就是信号量的含义，也是线程安全中断的基本模型。

与interrupt()相配合的就是isInterruptted()，功能是判断是否收到了可以中断的请求。例如有的人一下午就看着领导走没走， 只要一走，立马开溜，这就是一直在通过isInterruptted()监听是否可以中断。

接下来，我们通过代码看一下上述过程：

public class InterruptDemo implements Runnable 
    @Override
    public void run() 
        while (true) 
          //执行操作  
        
    

很明显，上面的while无法结束。所以这里要将true改成能够判断当前线程的某个标记位，如果满足要求再继续循环，也就是这个代码：

public class InterruptDemo implements Runnable 
    @Override
    public void run() 
        //isInterrupted表示一个中断标记，默认是false
        while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) 
          //执行操作
        
    

这样外部就可以通过设置该变量来终止了，像这个样子：

public class InterruptDemo implements Runnable 
    @Override
    public void run() 
        while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) 
          //执行操作
        
    
​
    public static void main(String[] args) 
        Thread thread=new Thread(new InterruptDemo());
        thread.start();
        //这里将共享变量isInterrupted设置为true，从而终止子线程
        thread.interrupt();
    

具体是怎么实现的呢？很遗憾，两个都是native方法，不能直接看：

private native void interrupt0();
private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);

结论

对于正在执行的线程，如何优雅地将其终止的： main线程无法确定子线程的当前状态，可以通过interrupt()指令来给其他线性发送终止信号，而接收方通过isInterrupted()来监听是否可以终止线程，收到信号之后可以自行决定是否终止。

那native方法具体是咋回事呢，我们后面讲解Unsafe时再看。

2 如何终止被阻塞的线程

如果线程是sleep，join和waiting等状态，此时没有获得CPU时间片，也就无法及时感知到isInterrupted状态的变化，此时该如何中断呢?例如，假如某个人正在睡觉，如果发了通知，他根本不知道，例如这个代码：

public class InterruptDemo2 implements Runnable 
    @Override
    public void run() 
        try 
            TimeUnit.SECONDS.sleep(20000000);
         catch (InterruptedException e) 
            e.printStackTrace();
        
    
      public static void main(String[] args) throws InterruptedException 
        Thread t1 = new Thread(new InterruptDemo2());
        t1.start();
        Thread.sleep(1000);
        t1.interrupt(); 
    

我们可以发现上面的代码是可以停止的，但是为什么所有睡眠的代码，都要求必须处理InterruptedException异常呢？就是为了利用异常机制来唤醒阻塞的线程的。

这说明虽然线程是阻塞模式，但是触发异常之后就能获得CPU时间片来响应中断，并终止。 假如代码块在一个while自旋中，如何停止呢？ 看例子：

public class InterruptDemo02  implements Runnable
    @Override
    public void run() 
        while(!Thread.currentThread().isInterrupted()) //①默认false，不做处理时中断之后会线程还挂着，不会退出
            try 
                TimeUnit.SECONDS.sleep(200);
                System.out.println("run .....");
             catch (InterruptedException e) 
                e.printStackTrace();
            
        
        System.out.println("processor End");
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException 
        Thread t1=new Thread(new InterruptDemo02());
        t1.start();
        Thread.sleep(100);
        t1.interrupt();  
    

这个例子可以看到，抛出了sleep interrupt的异常，但是子线程并没有终止。

运行到100ms时，主线程触发了子线程的interrupt exception，这个异常会触发线程复位。

看下面的例子，特别是注释的内容：本来在子线程中Thread.currentThread().isInterrupted()是false的，当主线程执行t1.interrupt();时将其改成了true①。 子线程中的异常再次将Thread.currentThread().isInterrupted()改成了false②，所以子线程会继续循环，而不会停止。 如果要终止，③需要catch里再设置一次中断，也就是这样：

public void run() 
    while (!Thread.currentThread().isInterrupted())  //①默认false，不做处理时中断之后会线程还挂着，不会退出
        try 
            TimeUnit.SECONDS.sleep(200);
            System.out.println("run .....");
         catch (InterruptedException e) //②，这里会将isInterrupted再改成true
            e.printStackTrace();
            System.out.println("interrupt...");
            Thread.currentThread().interrupt();//③子线程自己设置一次中断，此时子线程才会真正中断
        
    
    System.out.println("processor End");

执行结果是：

可以看到打印了，线程也停止了。

通过上面的代码我们可以看到，对于涉及线程阻塞的方法，例如Thread.join()，Thread.wait()，Thread.sleep()等等，都会抛出异常。之所以如此，是因为如果需要让一个处于阻塞的线程被中断，从而做出响应。

我们再强调一下，主线程想让子线程停止要通过interrupt给子线程发一个信号，告诉要中断了，而不是强制将其中断。触发复位是为了让子线程保持原来的状态，是否中断则有子线程在catch中决定。如果不处理就不中断，如果要中断就是再执行一次Thread.currentThread().interrupt();

上面这个逻辑可以这么想象：放假的早上你正在睡懒觉，你妈叫你起来吃饭（给子线程发一个中断睡眠的状态），你被临时叫醒了，告诉她你知道啦（子线程的中断被临时打破，并且给主线程一个响应，异常就是为了干这个的，而不是出错了），如果不给她回话，她可能会一直叫你，甚至砸你的门。但是决定权在你这里，如果你不搭理还会继续睡（睡眠复位），你还可以决定那我起床吧（再次给自己一个不睡眠信号），然后起床（真正执行中断睡眠，开始起床的操作）。 如果看图就这样子：

  main线程通过interrupt()通过修改子线程的共享变量isInterrupted状态来告诉子线程要终止，但是自己并不知道子线程当前的状态，也不能让子线程强制终止。子线程根据这个变量来判断自己是否应该终止。

3.总结

本节我们介绍了线程的几个基础问题，例如如何创建线程，生命周期是怎么样的。其中几个重点我们务必理解清楚：

1.开启线程为什么要用start()，用户线程、JVM、操作系统和CPU分别做了什么。

2.线程的生命周期有几种状态，每种状态的特征是什么，sleep、waiting和time_waiting有什么区别和联系。

3.如何优雅的终止线程？此时用户线程、JVM、操作系统和CPU又分别做了什么。

4.如何终止正在阻塞的线程？此时子线程和主线程是如何交互的。