线程中断方法interrupt() 与 cancel()

（一）.关于interrupt()
    interrupt()并不直接中断线程，而是设定一个中断标识，然后由程序进行中断检查，确定是否中断。
    1. sleep() & interrupt()
    线程A正在使用sleep()暂停着: Thread.sleep(100000);
    如果要取消他的等待状态,可以在正在执行的线程里(比如这里是B)调用a.interrupt();
    令线程A放弃睡眠操作,这里a是线程A对应到的Thread实例执行interrupt()时,并不需要获取Thread实例的锁定.任何线程在任何时刻,都可以调用其他线程interrupt().当sleep中的线程被调用interrupt()时,就会放弃暂停的状态.并抛出InterruptedException.丢出异常的,是A线程.
2. wait() & interrupt()
    线程A调用了wait()进入了等待状态,也可以用interrupt()取消.
    不过这时候要小心锁定的问题.线程在进入等待区,会把锁定解除,当对等待中的线程调用interrupt()时(注意是等待的线程调用其自己的interrupt()),会先重新获取锁定,再抛出异常.在获取锁定之前,是无法抛出异常的.
3. join() & interrupt()
    当线程以join()等待其他线程结束时,一样可以使用interrupt()取消之.因为调用join()不需要获取锁定,故与sleep()时一样,会马上跳到catch块里. 注意是随调用interrupt()方法,一定是阻塞的线程来调用其自己的interrupt方法.如在线程a中调用来线程t.join().则a会等t执行完后在执行t.join后的代码,当在线程b中调用来a.interrupt()方法,则会抛出InterruptedException
4. interrupt()只是改变中断状态而已
    interrupt()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。
    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。
    线程A在执行sleep,wait,join时,线程B调用A的interrupt方法,的确这一个时候A会有InterruptedException异常抛出来.但这其实是在sleep,wait,join这些方法内部会不断检查中断状态的值,而自己抛出的InterruptedException。
    如果线程A正在执行一些指定的操作时如赋值,for,while,if,调用方法等,都不会去检查中断状态,所以线程A不会抛出InterruptedException,而会一直执行着自己的操作.当线程A终于执行到wait(),sleep(),join()时,才马上会抛出InterruptedException.
    若没有调用sleep(),wait(),join()这些方法,或是没有在线程里自己检查中断状态自己抛出InterruptedException的话,那InterruptedException是不会被抛出来的.   
 
（二）Java线程中断的本质和编程原则
    在历史上，Java试图提供过抢占式限制中断，但问题多多，例如前文介绍的已被废弃的Thread.stop、Thread.suspend和 Thread.resume等。另一方面，出于Java应用代码的健壮性的考虑，降低了编程门槛，减少不清楚底层机制的程序员无意破坏系统的概率。
    如今，Java的线程调度不提供抢占式中断，而采用协作式的中断。其实，协作式的中断，原理很简单，就是轮询某个表示中断的标记，我们在任何普通代码的中都可以实现。 例如下面的代码：
    volatile bool isInterrupted;
    //…
    while(!isInterrupted) {
        compute();
    }
    但是，上述的代码问题也很明显。当compute执行时间比较长时，中断无法及时被响应。另一方面，利用轮询检查标志变量的方式，想要中断wait和sleep等线程阻塞操作也束手无策。
    如果仍然利用上面的思路，要想让中断及时被响应，必须在虚拟机底层进行线程调度的对标记变量进行检查。是的，JVM中确实是这样做的。下面摘自java.lang.Thread的源代码：
        public static boolean interrupted() {
            return currentThread().isInterrupted(true);
        }
       //…
        private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);
    可以发现，isInterrupted被声明为native方法，取决于JVM底层的实现。
    实际上，JVM内部确实为每个线程维护了一个中断标记。但应用程序不能直接访问这个中断变量，必须通过下面几个方法进行操作：
    public class Thread {
        //设置中断标记
        public void interrupt() { ... } 
        //获取中断标记的值
        public boolean isInterrupted() { ... }
        //清除中断标记，并返回上一次中断标记的值
        public static boolean interrupted() { ... }  
        ...
    }
    通常情况下，调用线程的interrupt方法，并不能立即引发中断，只是设置了JVM内部的中断标记。因此，通过检查中断标记，应用程序可以做一些特殊操作，也可以完全忽略中断。
    你可能想，如果JVM只提供了这种简陋的中断机制，那和应用程序自己定义中断变量并轮询的方法相比，基本也没有什么优势。
    JVM内部中断变量的主要优势，就是对于某些情况，提供了模拟自动“中断陷入”的机制。
    在执行涉及线程调度的阻塞调用时（例如wait、sleep和join），如果发生中断，被阻塞线程会“尽可能快的”抛出InterruptedException。因此，我们就可以用下面的代码框架来处理线程阻塞中断：
    try {
        //wait、sleep或join
       }
    catch(InterruptedException e) {
        //某些中断处理工作 
      }
    所谓“尽可能快”，我猜测JVM就是在线程调度调度的间隙检查中断变量，速度取决于JVM的实现和硬件的性能。   
    然而，对于某些线程阻塞操作，JVM并不会自动抛出InterruptedException异常。例如，某些I/O操作和内部锁操作。对于这类操作，可以用其他方式模拟中断：
    1）java.io中的异步socket I/O
    读写socket的时候，InputStream和OutputStream的read和write方法会阻塞等待，但不会响应java中断。不过，调用Socket的close方法后，被阻塞线程会抛出SocketException异常。
    2）利用Selector实现的异步I/O
    如果线程被阻塞于Selector.select（在java.nio.channels中），调用wakeup方法会引起ClosedSelectorException异常。
    3）锁获取
    如果线程在等待获取一个内部锁，我们将无法中断它。但是，利用Lock类的lockInterruptibly方法，我们可以在等待锁的同时，提供中断能力。
    另外，在任务与线程分离的框架中，任务通常并不知道自身会被哪个线程调用，也就不知道调用线程处理中断的策略。所以，在任务设置了线程中断标记后，并不能确保任务会被取消。因此，有以下两条编程原则：
    1）除非你知道线程的中断策略，否则不应该中断它。
        这条原则告诉我们，不应该直接调用Executer之类框架中线程的interrupt方法，应该利用诸如Future.cancel的方法来取消任务。
    2）任务代码不该猜测中断对执行线程的含义。
        这条原则告诉我们，一般代码遇在到InterruptedException异常时，不应该将其捕获后“吞掉”，而应该继续向上层代码抛出。
    总之，Java中的非抢占式中断机制，要求我们必须改变传统的抢占式中断思路，在理解其本质的基础上，采用相应的原则和模式来编程。
 
（三） interrupt() 与 cancel()的区别
   两者实际上都是中断线程，但是后者更安全、有条理和高效，其原因跟推荐使用Executor而不直接使用Thread类是一致的。所以结合上面讲到的原则，我们应尽量采用cancel()方法，调用线程管理器ExecutorService接口的submit(Runnable task) 方法会返回一个Future<?>对象，然后调用Future.cancel()的方法来取消任务，并返回一个boolean值。 
java.util.concurrent.FutureTask#cancel
    public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) {
        if (!(state == NEW &&
              UNSAFE.compareAndSwapInt(this, stateOffset, NEW,
                  mayInterruptIfRunning ? INTERRUPTING : CANCELLED)))
            return false;
        try {    // in case call to interrupt throws exception
            if (mayInterruptIfRunning) {
                try {
                    Thread t = runner;
                    if (t != null)
                        t.interrupt();
                } finally { // final state
                    UNSAFE.putOrderedInt(this, stateOffset, INTERRUPTED);
                }
            }
        } finally {
            finishCompletion();
        }
        return true;
    }

【Future】

image

http://www.gznc.edu.cn/yxsz/jjglxy/book/Java_api/java/util/concurrent/Future.html

 

【好奇】

（1）future.cancel(mayInterruptIfRunning)的内部实现会是什么样子的？可以中断一个线程池里正在执行着的“那一个”任务。

可猜想，必定记录着具体线程标识，且发了一个中断信号。

（2）猜测，应该只是发一个中断信号，可以中断阻塞中的操作。而如果是while(true); 这样的占用CPU的非阻塞式操作，是中断不掉的，也即线程依旧在跑，占用着线程池资源。

【注意】

a). 线程池资源有限，有些任务会submit()不进去，抛异常：java.util.concurrent.RejectedExecutionException

b).只要submit()成功的，无论是线程正在执行，或是在BlockingQueue中等待执行，future.cancel()操作均可中断掉线程。也即，与其真正执行并无关系，阻塞中或等待被调度执行中，都将被中断。

 

【demo示例】

future.cancel中断阻塞操作：

public class Main {
    
    /** 信号量 */
    private Semaphore semaphore = new Semaphore(0); // 1
    
    /** 线程池 */
    private ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(3, 5, 3, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(3));
    
    /** Future */
    private Future<String> future ;
    
    public void test(){
        
        future = pool.submit(new Callable<String>() {
 
            @Override
            public String call() {
                String result = null;
                try {
                    // 同步阻塞获取信号量
                    semaphore.acquire();
                    result = "ok";
                } catch (InterruptedException e) {
                    result = "interrupted";
                }
                return result;
            }
        });
        
        String result = "timeout";
        try {
            // 等待3s
            result = future.get(3, TimeUnit.SECONDS);
        }catch (Exception e) {
            System.out.println("超时异常");
        }
        
        // 删除线程池中任务
        boolean cancelResult = future.cancel(true);
        
        System.out.println("result is " + result);
        System.out.println("删除结果："  +cancelResult);
        System.out.println("当前active线程数：" +pool.getActiveCount());
        
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        Main o = new Main();        
        o.test();
    }
}

http://www.cnblogs.com/alipayhutu/archive/2012/06/20/2556091.html

 

posted @ 2014-04-07 23:53  沧海一滴  阅读(4985)  评论(3)  编辑  收藏  举报