Java多線程（九）—— interrupt()和線程終止方式 - xiaoxi－IT工程師數位筆記本

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一、interrupt() 說明

interrupt()的作用是中斷本線程。
本線程中斷自己是被允許的；其它線程調用本線程的interrupt()方法時，會通過checkAccess()檢查權限。這有可能拋出SecurityException異常。
如果本線程是處于阻塞狀態：調用線程的wait(), wait(long)或wait(long, int)會讓它進入等待(阻塞)狀態，或者調用線程的join(), join(long), join(long, int), sleep(long), sleep(long, int)也會讓它進入阻塞狀態。若線程在阻塞狀態時，調用了它的interrupt()方法，那么它的“中斷狀態”會被清除并且會收到一個InterruptedException異常。例如，線程通過wait()進入阻塞狀態，此時通過interrupt()中斷該線程；調用interrupt()會立即將線程的中斷標記設為“true”，但是由于線程處于阻塞狀態，所以該“中斷標記”會立即被清除為“false”，同時，會產生一個InterruptedException的異常。
如果線程被阻塞在一個Selector選擇器中，那么通過interrupt()中斷它時；線程的中斷標記會被設置為true，并且它會立即從選擇操作中返回。
如果不屬于前面所說的情況，那么通過interrupt()中斷線程時，它的中斷標記會被設置為“true”。
中斷一個“已終止的線程”不會產生任何操作。

二、終止線程的方式

Thread中的stop()和suspend()方法，由于固有的不安全性，已經建議不再使用！
下面，我先分別討論線程在“阻塞狀態”和“運行狀態”的終止方式，然后再總結出一個通用的方式。

1、終止處于“阻塞狀態”的線程

通常，我們通過“中斷”方式終止處于“阻塞狀態”的線程。
當線程由于被調用了sleep(), wait(), join()等方法而進入阻塞狀態；若此時調用線程的interrupt()將線程的中斷標記設為true。由于處于阻塞狀態，中斷標記會被清除，同時產生一個InterruptedException異常。將InterruptedException放在適當的位置就能終止線程，形式如下：

@Override
public void run() {
    try {
        while (true) {
            // 執行任務...
        }
    } catch (InterruptedException ie) {  
        // 由于產生InterruptedException異常，退出while(true)循環，線程終止！
    }
}

說明：在while(true)中不斷的執行任務，當線程處于阻塞狀態時，調用線程的interrupt()產生InterruptedException中斷。中斷的捕獲在while(true)之外，這樣就退出了while(true)循環！
注意：對InterruptedException的捕獲務一般放在while(true)循環體的外面，這樣，在產生異常時就退出了while(true)循環。否則，InterruptedException在while(true)循環體之內，就需要額外的添加退出處理。形式如下：

@Override
public void run() {
    while (true) {
        try {
            // 執行任務...
        } catch (InterruptedException ie) {  
            // InterruptedException在while(true)循環體內。
            // 當線程產生了InterruptedException異常時，while(true)仍能繼續運行！需要手動退出
            break;
        }
    }
}

說明：上面的InterruptedException異常的捕獲在whle(true)之內。當產生InterruptedException異常時，被catch處理之外，仍然在while(true)循環體內；要退出while(true)循環體，需要額外的執行退出while(true)的操作。

2、終止處于“運行狀態”的線程

通常，我們通過“標記”方式終止處于“運行狀態”的線程。其中，包括“中斷標記”和“額外添加標記”。

（1）通過“中斷標記”終止線程

形式如下：

@Override
public void run() {
    while (!isInterrupted()) {
        // 執行任務...
    }
}

說明：isInterrupted()是判斷線程的中斷標記是不是為true。當線程處于運行狀態，并且我們需要終止它時，可以調用線程的interrupt()方法，使用線程的中斷標記為true，即isInterrupted()會返回true。此時，就會退出while循環。
注意：interrupt()并不會終止處于“運行狀態”的線程！它會將線程的中斷標記設為true。

（2）通過“額外添加標記”。

形式如下：

private volatile boolean flag= true;
protected void stopTask() {
    flag = false;
}

@Override
public void run() {
    while (flag) {
        // 執行任務...
    }
}

說明：線程中有一個flag標記，它的默認值是true；并且我們提供stopTask()來設置flag標記。當我們需要終止該線程時，調用該線程的stopTask()方法就可以讓線程退出while循環。
注意：將flag定義為volatile類型，是為了保證flag的可見性。即其它線程通過stopTask()修改了flag之后，本線程能看到修改后的flag的值。

綜合線程處于“阻塞狀態”和“運行狀態”的終止方式，比較通用的終止線程的形式如下：

@Override
public void run() {
    try {
        // 1. isInterrupted()保證，只要中斷標記為true就終止線程。
        while (!isInterrupted()) {
            // 執行任務...
        }
    } catch (InterruptedException ie) {  
        // 2. InterruptedException異常保證，當InterruptedException異常產生時，線程被終止。
    }
}

三、終止線程的示例

interrupt()常常被用來終止“阻塞狀態”線程。參考下面示例：

package com.demo.interrupt;

public class MyThread extends Thread{
    
    public MyThread(String name) {
        super(name);
    }
    
    @Override
    public void run() {
        try {  
            int i=0;
            while (!isInterrupted()) {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                i++;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ("+this.getState()+") loop " + i);  
            }
        } catch (InterruptedException e) {  
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" ("+this.getState()+") catch InterruptedException.");  
        }
    }
}

package com.demo.interrupt;

public class Demo1 {
    
    public static void main(String[] args) {  
        try {  
            Thread t1 = new MyThread("t1");  // 新建“線程t1”
            System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is new.");  

            t1.start(); // 啟動“線程t1”
            System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is started.");  

            // 主線程休眠300ms，然后主線程給t1發“中斷”指令。
            Thread.sleep(300);
            t1.interrupt();
            System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is interrupted.");

            // 主線程休眠300ms，然后查看t1的狀態。
            Thread.sleep(300);
            System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is interrupted now.");
        } catch (InterruptedException e) {  
            e.printStackTrace();
        }
    } 
}

運行結果：

t1 (NEW) is new.
t1 (RUNNABLE) is started.
t1 (RUNNABLE) loop 1
t1 (RUNNABLE) loop 2
t1 (TIMED_WAITING) is interrupted.
t1 (RUNNABLE) catch InterruptedException.
t1 (TERMINATED) is interrupted now.

結果說明：
(01) 主線程main中通過new MyThread("t1")創建線程t1，之后通過t1.start()啟動線程t1。
(02) t1啟動之后，會不斷的檢查它的中斷標記，如果中斷標記為“false”，則休眠100ms。
(03) t1休眠之后，會切換到主線程main；主線程再次運行時，會執行t1.interrupt()中斷線程t1。t1收到中斷指令之后，會將t1的中斷標記設置“false”，而且會拋出InterruptedException異常。在t1的run()方法中，是在循環體while之外捕獲的異常；因此循環被終止。

我們對上面的結果進行小小的修改，將run()方法中捕獲InterruptedException異常的代碼塊移到while循環體內。

package com.demo.interrupt;

public class MyThread extends Thread{
    
     public MyThread(String name) {
         super(name);
     }
     
     @Override
     public void run() {
        int i=0;
        while (!isInterrupted()) {
            try {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
            } catch (InterruptedException ie) {  
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" ("+this.getState()+") catch InterruptedException.");  
            }
            i++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ("+this.getState()+") loop " + i);  
        }
     }

}

package com.demo.interrupt;

public class Demo2 {

    public static void main(String[] args) {  
        try {  
            Thread t1 = new MyThread("t1");  // 新建“線程t1”
            System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is new.");  
        
            t1.start();// 啟動“線程t1”
            System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is started.");  
        
            // 主線程休眠300ms，然后主線程給t1發“中斷”指令。
            Thread.sleep(300);
            t1.interrupt();
            System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is interrupted.");
        
            // 主線程休眠300ms，然后查看t1的狀態。
            Thread.sleep(300);
            System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is interrupted now.");
        } catch (InterruptedException e) {  
            e.printStackTrace();
        }
    } 

}

運行結果：

t1 (NEW) is new.
t1 (RUNNABLE) is started.
t1 (RUNNABLE) loop 1
t1 (RUNNABLE) loop 2
t1 (TIMED_WAITING) is interrupted.
t1 (RUNNABLE) catch InterruptedException.
t1 (RUNNABLE) loop 3
t1 (RUNNABLE) loop 4
t1 (RUNNABLE) loop 5
t1 (TIMED_WAITING) is interrupted now.
t1 (RUNNABLE) loop 6
t1 (RUNNABLE) loop 7
t1 (RUNNABLE) loop 8
t1 (RUNNABLE) loop 9
....

結果說明：
程序進入了死循環！
為什么會這樣呢？這是因為，t1在“等待(阻塞)狀態”時，被interrupt()中斷；此時，會清除中斷標記[即isInterrupted()會返回false]，而且會拋出InterruptedException異常[該異常在while循環體內被捕獲]。因此，t1理所當然的會進入死循環了。
解決該問題，需要我們在捕獲異常時，額外的進行退出while循環的處理。例如，在MyThread的catch(InterruptedException)中添加break 或 return就能解決該問題。

下面是通過“額外添加標記”的方式終止“狀態狀態”的線程的示例：

package com.demo.interrupt;

public class MyThread extends Thread {

    private volatile boolean flag= true;
    public void stopTask() {
        flag = false;
    }
    
    public MyThread(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        synchronized(this) {
            try {
                int i=0;
                while (flag) {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                    i++;
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ("+this.getState()+") loop " + i);  
                }
            } catch (InterruptedException ie) {  
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" ("+this.getState()+") catch InterruptedException.");  
            }
        }  
    }
}

package com.demo.interrupt;

public class Demo3 {
    
     public static void main(String[] args) {  
        try {  
            MyThread t1 = new MyThread("t1");  // 新建“線程t1”
            System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is new.");  

            t1.start(); // 啟動“線程t1”
            System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is started.");  

            // 主線程休眠300ms，然后主線程給t1發“中斷”指令。
            Thread.sleep(300);
            t1.stopTask();
            System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is interrupted.");

            // 主線程休眠300ms，然后查看t1的狀態。
            Thread.sleep(300);
            System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is interrupted now.");
        } catch (InterruptedException e) {  
            e.printStackTrace();
        }
    } 
}

運行結果：

t1 (NEW) is new.
t1 (RUNNABLE) is started.
t1 (RUNNABLE) loop 1
t1 (RUNNABLE) loop 2
t1 (RUNNABLE) is interrupted.
t1 (RUNNABLE) loop 3
t1 (TERMINATED) is interrupted now.

四、interrupt() 和 isInterrupted()的區別

最后談談 interrupt() 和 isInterrupted()。interrupt() 和 isInterrupted()都能夠用于檢測對象的“中斷標記”。區別是，interrupt()除了返回中斷標記之外，它還會清除中斷標記(即將中斷標記設為false)；而isInterrupted()僅僅返回中斷標記。

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