浅析Java线程的中断机制

时间：2017-12-28 编辑：猪哥来源：一聚教程网

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，尝试打断目标线程的现有处理流程，使之响应新的命令。Java 留给开发者这一自由，我们应当予以善用。
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，有两种常见用途：

将线程从阻塞等待中唤醒，并作出相应的“受控中断”处理。
尝试告知目标线程：请打断现有处理流程，响应新的命令。
以第一种用途为例，请看以下代码：

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。

让我们从上文所述的“手动发出中断”这一操作开始探究

// 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。

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，那么会发生什么事情？答案是不会发生任何事情，线程是否被打断只能通过主动地检查中断标志得知。

怎么检查？Thread 暴露了两个接口，Thread.interrupted() 和 thread.isInterrupted()。

// java.lang.Thread
public static boolean interrupted() {
  return currentThread().isInterrupted(true);
}
public boolean isInterrupted() {
  return isInterrupted(false);
}
private native boolean isInterrupted(boolean clearInterrupted);

能够看出，两者都是依靠内部的 isInterrupted(boolean)，而它会返回线程是否被打断，并根据需要清空中断标志。

当一个函数调用会发生阻塞，Java 库函数在阻塞的源头签名里标记 throws InterruptedException，并要求编写 try catch 处理中断。

当线程发生了阻塞，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。

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