【杂谈】线程中断——Interrupt

前言

　　以前有一个错误的认识，以为中断操作都会抛出异常，后来才发现并不是这样，所以今天就来做一个关于中断的总结。

如何关闭线程　　

已被弃用的Stop方法　　

　　早期，Thread类中有一个stop方法，用于强行关闭一个线程。但是后来发现此操作并不安全，强行关闭可能导致一致性问题。故stop方法已被官方弃用。具体原因请看Why are Thread.stop, Thread.suspend and Thread.resume Deprecated?.。

　　既然，stop方法不能用了，我们就要另辟蹊径。而我们知道，只要线程的run方法"完成"，底层操作系统的线程就会被释放。"完成"意味着，run方法结束，而结束的方式有两种，一种是抛出异常，另一种则是方法返回。所以，我们要做的就是控制线程任务，抛出异常或返回（return）。

Flag机制

　　前面说到对线程任务的执行进行控制，而线程任务一旦跑起来，又如何对其执行情况进行干预呢？答案就是，让代码反复检查某个值的状态，如果达到某个状态，就结束执行（return）或者抛出异常。而这个值，可以被外部访问到，用户可以在需要的时候设定"结束Flag"。

例如：

class Task implements Runnable {
    private volatile boolean stop = false;

    public void stop() {
        stop = true;
    }

    public void run() {
        while(!stop) { //每执行一次操作，检查一次状态
            System.out.println("I'm running...");
        }
        System.out.println("I'm stopped.");
    }
}

public class Main {
    public void main(String[] args) throws InterruptedException{
        Task task = new Task();
        Thread t = new Thread(task);
        t.start(); //启动任务线程
        Thread.sleep(3*1000); //主线程休眠3秒
        task.stop();//三秒后关闭任务线程
    }
}

中断机制

　　强制结束线程被取消，取而代之的，是一种协作机制，即中断机制。也就是说，一个线程只能向另一个线程发送中断信号，而不能强行对其进行关闭。而另一个线程如何处理，就得看其正在执行的代码对中断信号如何反应了。其实就是前面说的Flag机制，但是，其内部维护Flag，还有额外的和阻塞库交互的内容。例子如下：

class Task implements Runnable {
    public void run() {
        while(!Thread.currentThread().interrupted()){ //检查线程中断状态
            System.out.println("I'm running...");
        }
        System.out.println("I'm stopped.");
    }
}

public class Main {
    public void main(String[] args) throws InterruptedException{
        Task task = new Task();
        Thread t = new Thread(task);
        t.start(); //启动任务线程
        Thread.sleep(3*1000); //主线程休眠3秒
        t.interrupt();//三秒后中断任务线程
    }
}

其中，Thread.currentThread()静态方法将获得当前执行此段代码的线程对象。然后调用interrupted()方法获取线程中断状态，如果线程被中断，则返回true。线程的中断状态可以用interrupt()方法设置。

下面提一下中断可能产生让人产生疑惑的几个方法：

• interrupt() => 设置中断状态，设置为已中断
• isInterrupted() => 获取中断状态
• interrupted() => 恢复中断状态，并返回恢复前的状态。（即如果被中断，会设置为未中断，并返回true）

interrupt方法到底做了什么

　　要想查明原因，最好的方法就是查看源码。我们先来看看interrupt代码

　　其中，同步块可以暂时无视，因为那是跟I/O操作挂钩的I/O中断器，在进行I/O操作是，对应类库会对其进行设置。那么剩下的就只有一个方法interrupt0()。显然这是一个本地方法。那我们就看看JVM中，这个方法的实现。先来看看与interrupt0关联的方法是什么。在线查看链接（墙外）

　　

　　由上述关联方法可知，本地方法的实现依赖于JVM实现。下面内容以Hospot虚拟机为例。以下来自hotspot源码\src\share\vm\prims\jvm.cpp

　　

　　前面只是做一些状态检查，最主要的是调用Thread::interrupt函数。以下来自hospot源码\src\share\vm\runtime\thread.cpp

　　

　　此处调用os，即操作系统的中断方法。以下来自hospot源码\src\os\linux\vm\os_linux.cpp

　　

　　以上主要进行了两个操作，一个设置中断状态，一个是唤醒当前线程（如果当前线程处于挂起状态）。

为何需要唤醒线程？

　　前面已经说了，中断跟Flag机制差不多，不会实际上关闭线程。要想关闭线程，必须让线程方法返回或者抛出异常。如果不唤醒线程，则代码也就不会被执行。任务会一直处于无法完成的状态。

Wait()、Sleep()与中断异常

　　如果wait或sleep方法被中断，会抛出中断异常。这就是前面说的与阻塞库的交互内容。但是我们已经看到，中断操作实际上只是设置了中断状态，和唤醒线程。那么异常抛出又是在哪里实现的呢？而且wait和sleep方法同样是本地方法，那没办法了，只能再看源码，以下以sleep方法为例。以下来自hotspot源码\src\share\vm\prims\jvm.cpp

　　

　　再来看看os::sleep里面是如何处理的。以下来自hotspot源码\src\os\linux\vm\os_linux.cpp

　　

　　由以上代码可知，sleep函数会将线程挂起，然后代码卡死在挂起操作上，然后其他线程中断了此线程，此线程被唤醒，然后sleep函数继续执行，检查中断状态，如果已中断，则抛出中断异常。

为何要恢复中断状态

　　这就跟线程的复用有关了。首先要明确一点的是，打断线程任务和打断线程是两码事。我们可以通过中断打断线程任务，在线程池的案例中，此任务结束后，线程会继续获取并执行其他任务，并没有因为任务的中断而关闭线程。也就是说，当前线程完成了当前的任务，会继续完成其他任务。那这时候如果线程还保留着中断状态，就会对后续的任务执行有影响。影响何在呢？看看上面的代码，有没有注意到，sleep函数在挂起线程之前会先检查线程的中断状态。如果线程处于中断状态，则直接抛出中断异常。wait函数也是同理。那这样的话，其他任务就无法挂起或休眠此线程了。因此，我们在检查中断状态的时候，还需将其中断状态恢复，即执行interrupted()方法即可。