Java中如何安全中断线程及其使用场景

九转成圣

发布于 2025-01-17 08:45:25

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Java中如何安全中断线程及其使用场景

在多线程编程中，线程中断是一种常见的控制线程执行流的机制，能够在一定程度上避免程序中线程因超时、死锁等原因而阻塞、浪费系统资源或造成程序卡死的问题。然而，直接停止线程的操作（如 Thread.stop() 或 Thread.suspend()）是非常危险的，因为它们会带来不可预测的严重后果，比如线程持有的锁永远不会释放，导致其他线程永远无法获得锁而进入死锁状态。因此，Java 提供了一个较为优雅且安全的方式来中断线程，这就是通过使用中断信号来实现线程的安全终止。

中断线程的基本原理

Java 中的线程中断机制基于 Thread.interrupt() 方法。通过调用该方法，线程的中断标志位会被设置为 true，从而通知线程可以提前退出或者处理一些中断逻辑。线程收到中断信号后，并不会立刻停止执行，而是需要在执行过程中主动检查中断标志，或者在调用一些会抛出中断异常的阻塞方法时做出响应。

线程中断的操作流程

非阻塞线程的中断：调用 Thread.interrupt() 后，线程的中断标志被设置为 true，但如果线程并没有在阻塞状态中，它不会自动停止，只是改变了中断状态，线程可以通过 Thread.isInterrupted() 来查询中断状态。
阻塞线程的中断：对于一些阻塞方法（如 Thread.sleep()、Object.wait()、Thread.join() 等），线程在阻塞时如果收到中断信号，会抛出 InterruptedException 异常，并且将线程的中断标志重置为 false。开发者可以在捕获该异常后，执行必要的中断处理逻辑。
中断状态重置：Thread.interrupted() 会返回并清除当前线程的中断标志，而 Thread.isInterrupted() 不会清除中断标志。如果需要检查当前线程的中断状态，可以使用 Thread.isInterrupted()，而如果希望清除中断标志，可以使用 Thread.interrupted()。

使用场景与示例代码

1. 非阻塞线程中断

对于非阻塞线程，在执行过程中会不断检查是否收到中断信号，通常这种方式适用于需要执行一系列工作或任务的线程。下面是一个非阻塞线程的例子，在其中我们通过 interrupt() 方法来中断线程。

@SneakyThrows
public static void main(String[] args) {
    nonblockThread();
}

private static void nonblockThread() throws InterruptedException {
    Thread thread = new Thread(() -> {
        Thread currentThread = Thread.currentThread();
        while (true) {
            System.out.println(currentThread + "运行中....." + currentThread.isInterrupted());
        }
    });
    thread.start();
    Thread.sleep(1000);  // 主线程等待一秒
    thread.interrupt();  // 中断线程
}

输出：

Thread[Thread-0,5,main]运行中.....false
Thread[Thread-0,5,main]运行中.....false
Thread[Thread-0,5,main]运行中.....false
...
Thread[Thread-0,5,main]运行中.....true
Thread[Thread-0,5,main]运行中.....true
Thread[Thread-0,5,main]运行中.....true

在上面的例子中，线程一开始正常运行，直到被中断。调用 interrupt() 方法后，线程的中断标志位被设置为 true，使得 isInterrupted() 返回 true。但是线程并没有自动停止，而是继续运行。

2. 阻塞线程中断

当线程处于阻塞状态时（例如调用 Thread.sleep()、Object.wait() 或 Thread.join()），线程会因收到中断信号而抛出 InterruptedException 异常，进而结束阻塞状态。

@SneakyThrows
public static void main(String[] args) {
    blockThread();
}

private static void blockThread() throws InterruptedException {
    Thread thread = new Thread(() -> {
        Thread currentThread = Thread.currentThread();
        System.out.println(currentThread + "运行中.....");
        try {
            Thread.sleep(10 * 1000);  // 让线程休眠10秒
            System.out.println(currentThread + "任务结束");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
            boolean interrupted = currentThread.isInterrupted();  // 检查中断状态
            System.out.println("interrupted = " + interrupted);
        }
    });
    thread.start();
    Thread.sleep(1000);  // 主线程等待一秒
    thread.interrupt();  // 中断线程
}

输出：

Thread[Thread-0,5,main]运行中.....
java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
    at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
    at com.lxw.robot.tmp.ThreadTest.lambda$blockThread$1(ThreadTest.java:27)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
interrupted = false

在上面的代码中，线程调用了 Thread.sleep(10000) 来让自己休眠10秒，但在1秒后，主线程调用了 thread.interrupt() 来中断它。结果，阻塞线程抛出了 InterruptedException 异常并提前退出了 sleep 方法。

3. 线程在处理中断时的状态重置

在捕获 InterruptedException 异常后，线程的中断标志会被重置为 false。如果你希望线程继续处理其他的中断操作，可以显式地调用 Thread.interrupted() 来清除中断标志。

@SneakyThrows
public static void main(String[] args) {
    blockThreadWithFlagReset();
}

private static void blockThreadWithFlagReset() throws InterruptedException {
    Thread thread = new Thread(() -> {
        Thread currentThread = Thread.currentThread();
        System.out.println(currentThread + "运行中.....");
        try {
            Thread.sleep(10 * 1000);
            System.out.println(currentThread + "任务结束");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
            boolean interrupted = currentThread.isInterrupted();
            System.out.println("interrupted = " + interrupted);
            // 显式清除中断状态
            Thread.interrupted();
        }
    });
    thread.start();
    Thread.sleep(1000);
    thread.interrupt();
}

在这里，调用 Thread.interrupted() 会清除当前线程的中断标志。在 InterruptedException 异常捕获后，调用 Thread.interrupted() 使得线程恢复为未中断状态。如果你想保持线程的中断状态不变，可以避免调用 Thread.interrupted()。

总结

线程中断是一种优雅且安全的控制线程的机制。与直接终止线程相比，线程中断允许线程自己根据情况做出响应。中断线程时，特别是在阻塞操作（如 sleep 或 wait）中，能够提前退出并处理一些清理工作。在实际开发中，采用中断机制而非直接强制停止线程，可以避免许多潜在的问题，例如死锁、资源泄漏等。

非阻塞线程中断：通过 Thread.isInterrupted() 检查线程的中断状态。
阻塞线程中断：通过捕获 InterruptedException 异常来响应中断信号。
中断状态重置：Thread.interrupted() 会清除当前线程的中断标志，而 Thread.isInterrupted() 则不会清除。

通过合理的使用等待/通知机制和线程中断，可以在不强制终止线程的情况下，优雅地控制线程的生命周期和行为。

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原始发表：2025-01-17，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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