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Java | 如何停止一个线程

要点

  • 线程的用法
  • 线程的stop方法

  • 线程stop过程中存在的问题
  • interrupt中断的用法

  • 解释清楚使用boolean标志位的好处
  • interrupt底层的细节
  • 能转移话题到线程安全,并阐述无误

目录

  • 如何停止一个线程【概述】
  • 为何不能简单地停止一个线程?【为何废弃stop()】
  • 协作的任务执行模式【正确停止线程的思路】
  • interrupt的原生支持
  • interrupt不适用的情况
  • interrupted() 与 isInterrupted()的区别
  • 中断状态位interrupted_与interrupt()的源码
  • boolean标志位方式
  • interrupt 与 boolean标志位 两种方式的区别

如何停止一个线程【概述】

【Deprecated v.不赞成的;反对的;】

  • 以上是JDK提供的停止线程的方法, 但是很早就被废弃了; 主要就是说线程被直接停止掉是不安全, 涉及到了很多锁之类的细节问题;【下面细说】 所以不能直接简单地停止线程;
  • 需要设计一个方案, 可以在逻辑上, 随时中断被取消的任务线程; 因为物理上没办法简单停止掉了; 但是我们可以结束掉线程中的任务;

为何不能简单地停止一个线程?【为何废弃stop()

  • 如图, 假设这里有三个线程, 左侧CPU、内存、文件视为线程的共享资源;
  • 首先聚焦内存, 线程1在访问内存的时候加了锁, 为了防止其他线程脏读脏写至于数据不同步的问题;
  • 这时候线程3也想要拿到这块内存,申请内存锁, 这时候内存锁被线程1持有了, 线程3只能阻塞,等待线程1释放内存锁;
  • 接着, 我们暂停线程1,这时候线程1虽然暂停了, 但是它仍然它仍然持有内存锁 线程3还是阻塞,得等; 万一这时候线程3还有线程1的锁, 那都死锁了; 所以就存在很多问题, 于是线程的暂停和继续的API方法也是被废弃了;
  • 而假设的话,假设线程1可以被干掉,也就是stop() 假设此时线程1被干掉(停止)了,则会立即释放内存锁 线程3马上拿到内存锁并加锁,进入就绪状态,等待CPU时间片
  • 随后线程3拿到CPU时间片,便可以被调度而进入运行状态了, 就开始读取内存 这个时候很可能读到莫名其妙的异常数据 很可能线程1刚才被干掉的时候, 还没来得及把内存整理好就被结束了, 留下来了奇奇怪怪的内存块线程3 这个时候如果线程3还把这个错误的数据拿去实际使用 那整个过程就很危险了;
  • 到这里我们发现, 其实一开始线程1就不该允许被简单粗暴地直接停止掉 不然只会对后续的进程运行埋下隐患 由此,简单粗暴的stop()便被废弃掉了!!!!!! ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

协作的任务执行模式【正确停止线程的思路】

  • 通知目标线程自行结束,而不是强制停止 逻辑上,线程【Thread】往往跟任务【run()】是强绑定的, 任务执行完了,线程也就“结束”了; 线程虽然无法被干掉,但是任务是可以停止的; 所以要“结束”一个线程,只要想方法, 结束掉其对应的任务即可!!! 应该在任务上添加停止逻辑,而不是在线程上添加; 理解上, 线程直接被stop干掉,会来不及收拾占有的资源, 但是如果是自己正常地运行完,便可以好好收拾了;
  • 目标线程应当具备处理中断的能力
  • 两种中断方式
    • Interrupt
    • boolean标志位

interrupt的原生支持

  • 这里右侧的调用方, 让主线程休眠2秒, 是为了确保启动的子线程thread有机会执行一段时间; 【关于就绪运行需要时间片的问题】
  • 记得我们在开发的时候, 每次使用sleep()之类的方法, AS都让我们使用try...catch捕获InterruptedException吧, 那便是因为, sleep()执行后在睡眠阻塞期间,有可能会收到这个异常;
  • 如果线程在sleep()的时候, 有代码拿着这个线程的引用去调用了interrupt()这个方法, 那么这个sleep()就会被中断掉, 这个时候就会抛出中断异常 InterruptedException catch中就可以捕获了, 然后进行线程“结束”前需要做的相应的操作 比如线程之前打开了文件流,占用了什么资源之类的, 就可以在这里关闭了;

interrupt不适用的情况

  • 比如, 我们在线程里边搞了一个规模较大的循环:

这个时候 如果在外边使用这个线程的引用去调用它的interrupt() 那其实不会对for循环的运行产生影响, 因为这种情况不支持;

  • 如果想让上面的情况支持interrupt(),就得for循环里面加个判断:

每轮循环都判断一遍自己是否被中断了,是则运行结束循环的逻辑(如break;); interrupted()返回true,表示收到了中断;

interrupted() 与 isInterrupted()的区别

  • interrupted()是静态方法, 获取当前线程的中断状态,并清空
    • 当前运行的线程
    • 调用后中断状态清空, 即如果只有一次interrupt()调用, 那短时间内, 第一次调用interrupted()true 第二次调用interrupted()false
  • isInterrupted()是非静态方法, 获取该线程的中断状态,不清空
    • 调用的线程对象对应的线程
    • 可重复调用,中断清空前一直返回true
  • 追根究底,可以看一下它们的源码

看一下这个JNIEnv\*引用,它有一个成员selfself其实就是底层线程的对象 这里调用了selfInterrupted() isInterrupted()的源码呢, isInterrupted()既然是一个非静态方法, 那它的底层是需要引用到其对应的一个Java线程对象【java_thread】的; 所以isInterrupted()被调用的时候, 它的底层首先是找到java_thread对应的C++底层thread实例 之后使用这个底层thread实例去掉用它的IsInterrupted()

  • 再往底层去, 看一下底层的Interrupted()IsInterrupted() 【区别于Java层的interrupted()isInterrupted() 可以看到实际上, Interrupted()中除了多了一句清空当前中断状态的代码之外, 其他的实际跟IsInterrupted()都是一样, 最后都是返回IsInterruptedLocked()

中断状态位interrupted_interrupt()的源码

  • 这个中断状态实际上是底层的一个布尔值,即interrupted_ 它还被一个叫wait_mutex_的东西加了一个锁, 为了保证读的过程中是线程安全的;
  • interrupt()的源码本质, 就是对selfjava线程对应的底层线程的对象】加了个锁, 然后把中断状态位interrupted_置为true

boolean标志位方式

  • 线程类中定义一个布尔值, 并且在需要的地方,如每一轮for循环中, 不断判断这个值,看看是否要被中断任务, 外部可以通过改动这个值来使得线程的任务发生中断;
  • 有点类似于interrupted()方式的逻辑, 区别在于interrupted()isInterrupted()访问并返回的那个interrupted_位刚刚说了, 它是有加锁了的,保证了线程安全; 所以这里同样是要保证我们定义的这个布尔值变量可见性才行, 【不然外部改动了这个值,线程类实例中不一定能看得到!!!!!】 这里给这个布尔值变量加上volatile关键词, 要求其他地方改动了这个变量,线程类实例中能够马上知晓 保证可见性

interrupt 与 boolean标志位 两种方式的区别

  • interrupt可以操作系统方法(如sleep)的中断, boolean标志位 不可;
  • interrupt涉及到了JNI底层的方法逻辑调用【开销大于 boolean标志位 】, boolean标志位 没有;
  • interrupt 底层标志位默认加锁, boolean标志位 没有,要 自己加;
  • interrupt 的触发方式, 系统方法是自动抛异常, 非系统方法 则需要我们调用interrupted()isInterrupted()做布尔值判断; boolean标志位 的触发方式, 抛异常 还是 布尔值判断,就都可以,自己定了;

如果需要支持系统方法 则应当用interrupt的方式,别无选择; 其他情况可以优先考虑 boolean标志位 因为上面也说了,它性能比较好, 没有太多JNI细节羁绊;


参考

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