摘要：沒有提供一種安全直接的方法來停止某個(gè)線程，但是提供了中斷機(jī)制。中斷的原理中斷機(jī)制是一種協(xié)作機(jī)制，也就是說通過中斷并不能直接終止另一個(gè)線程，而需要被中斷的線程自己處理中斷。線程的中斷狀態(tài)由該方法清除。測試線程是否已經(jīng)中斷。

當(dāng)我們點(diǎn)擊某個(gè)殺毒軟件的取消按鈕來停止查殺病毒時(shí)，當(dāng)我們在控制臺(tái)敲入quit命令以結(jié)束某個(gè)后臺(tái)服務(wù)時(shí)……都需要通過一個(gè)線程去取消另一個(gè)線程正在執(zhí)行的任務(wù)。Java沒有提供一種安全直接的方法來停止某個(gè)線程，但是Java提供了中斷機(jī)制。

如果對Java中斷沒有一個(gè)全面的了解，可能會(huì)誤以為被中斷的線程將立馬退出運(yùn)行，但事實(shí)并非如此。中斷機(jī)制是如何工作的？捕獲或檢測到中斷后，是拋出InterruptedException還是重設(shè)中斷狀態(tài)以及在方法中吞掉中斷狀態(tài)會(huì)有什么后果？Thread.stop與中斷相比又有哪些異同？什么情況下需要使用中斷？本文將從以上幾個(gè)方面進(jìn)行描述。

Java中斷機(jī)制是一種協(xié)作機(jī)制，也就是說通過中斷并不能直接終止另一個(gè)線程，而需要被中斷的線程自己處理中斷。這好比是家里的父母叮囑在外的子女要注意身體，但子女是否注意身體，怎么注意身體則完全取決于自己。

Java中斷模型也是這么簡單，每個(gè)線程對象里都有一個(gè)boolean類型的標(biāo)識(shí)（不一定就要是Thread類的字段，實(shí)際上也的確不是，這幾個(gè)方法最終都是通過native方法來完成的），代表著是否有中斷請求（該請求可以來自所有線程，包括被中斷的線程本身）。例如，當(dāng)線程t1想中斷線程t2，只需要在線程t1中將線程t2對象的中斷標(biāo)識(shí)置為true，然后線程2可以選擇在合適的時(shí)候處理該中斷請求，甚至可以不理會(huì)該請求，就像這個(gè)線程沒有被中斷一樣。

java.lang.Thread類提供了幾個(gè)方法來操作這個(gè)中斷狀態(tài)，這些方法包括：

public static boolean interrupted
測試當(dāng)前線程是否已經(jīng)中斷。線程的中斷狀態(tài) 由該方法清除。換句話說，如果連續(xù)兩次調(diào)用該方法，則第二次調(diào)用將返回 false（在第一次調(diào)用已清除了其中斷狀態(tài)之后，且第二次調(diào)用檢驗(yàn)完中斷狀態(tài)前，當(dāng)前線程再次中斷的情況除外）。

public boolean isInterrupted()
測試線程是否已經(jīng)中斷。線程的中斷狀態(tài)不受該方法的影響。

public void interrupt()
中斷線程。

其中，interrupt方法是唯一能將中斷狀態(tài)設(shè)置為true的方法。靜態(tài)方法interrupted會(huì)將當(dāng)前線程的中斷狀態(tài)清除，但這個(gè)方法的命名極不直觀，很容易造成誤解，需要特別注意。

上面的例子中，線程t1通過調(diào)用interrupt方法將線程t2的中斷狀態(tài)置為true，t2可以在合適的時(shí)候調(diào)用interrupted或isInterrupted來檢測狀態(tài)并做相應(yīng)的處理。

此外，類庫中的有些類的方法也可能會(huì)調(diào)用中斷，如FutureTask中的cancel方法，如果傳入的參數(shù)為true，它將會(huì)在正在運(yùn)行異步任務(wù)的線程上調(diào)用interrupt方法，如果正在執(zhí)行的異步任務(wù)中的代碼沒有對中斷做出響應(yīng)，那么cancel方法中的參數(shù)將不會(huì)起到什么效果；又如ThreadPoolExecutor中的shutdownNow方法會(huì)遍歷線程池中的工作線程并調(diào)用線程的interrupt方法來中斷線程，所以如果工作線程中正在執(zhí)行的任務(wù)沒有對中斷做出響應(yīng)，任務(wù)將一直執(zhí)行直到正常結(jié)束。

既然Java中斷機(jī)制只是設(shè)置被中斷線程的中斷狀態(tài)，那么被中斷線程該做些什么？

處理時(shí)機(jī)

顯然，作為一種協(xié)作機(jī)制，不會(huì)強(qiáng)求被中斷線程一定要在某個(gè)點(diǎn)進(jìn)行處理。實(shí)際上，被中斷線程只需在合適的時(shí)候處理即可，如果沒有合適的時(shí)間點(diǎn)，甚至可以不處理，這時(shí)候在任務(wù)處理層面，就跟沒有調(diào)用中斷方法一樣?！昂线m的時(shí)候”與線程正在處理的業(yè)務(wù)邏輯緊密相關(guān)，例如，每次迭代的時(shí)候，進(jìn)入一個(gè)可能阻塞且無法中斷的方法之前等，但多半不會(huì)出現(xiàn)在某個(gè)臨界區(qū)更新另一個(gè)對象狀態(tài)的時(shí)候，因?yàn)檫@可能會(huì)導(dǎo)致對象處于不一致狀態(tài)。

處理時(shí)機(jī)決定著程序的效率與中斷響應(yīng)的靈敏性。頻繁的檢查中斷狀態(tài)可能會(huì)使程序執(zhí)行效率下降，相反，檢查的較少可能使中斷請求得不到及時(shí)響應(yīng)。如果發(fā)出中斷請求之后，被中斷的線程繼續(xù)執(zhí)行一段時(shí)間不會(huì)給系統(tǒng)帶來災(zāi)難，那么就可以將中斷處理放到方便檢查中斷，同時(shí)又能從一定程度上保證響應(yīng)靈敏度的地方。當(dāng)程序的性能指標(biāo)比較關(guān)鍵時(shí)，可能需要建立一個(gè)測試模型來分析最佳的中斷檢測點(diǎn)，以平衡性能和響應(yīng)靈敏性。

處理方式

1、 中斷狀態(tài)的管理

一般說來，當(dāng)可能阻塞的方法聲明中有拋出InterruptedException則暗示該方法是可中斷的，如BlockingQueue#put、BlockingQueue#take、Object#wait、Thread#sleep等，如果程序捕獲到這些可中斷的阻塞方法拋出的InterruptedException或檢測到中斷后，這些中斷信息該如何處理？一般有以下兩個(gè)通用原則：

如果遇到的是可中斷的阻塞方法拋出InterruptedException，可以繼續(xù)向方法調(diào)用棧的上層拋出該異常，如果是檢測到中斷，則可清除中斷狀態(tài)并拋出InterruptedException，使當(dāng)前方法也成為一個(gè)可中斷的方法。

若有時(shí)候不太方便在方法上拋出InterruptedException，比如要實(shí)現(xiàn)的某個(gè)接口中的方法簽名上沒有throws InterruptedException，這時(shí)就可以捕獲可中斷方法的InterruptedException并通過Thread.currentThread.interrupt()來重新設(shè)置中斷狀態(tài)。如果是檢測并清除了中斷狀態(tài)，亦是如此。

一般的代碼中，尤其是作為一個(gè)基礎(chǔ)類庫時(shí)，絕不應(yīng)當(dāng)吞掉中斷，即捕獲到InterruptedException后在catch里什么也不做，清除中斷狀態(tài)后又不重設(shè)中斷狀態(tài)也不拋出InterruptedException等。因?yàn)橥痰糁袛酄顟B(tài)會(huì)導(dǎo)致方法調(diào)用棧的上層得不到這些信息。

當(dāng)然，凡事總有例外的時(shí)候，當(dāng)你完全清楚自己的方法會(huì)被誰調(diào)用，而調(diào)用者也不會(huì)因?yàn)橹袛啾煌痰袅硕龅铰闊涂梢赃@么做。

總得來說，就是要讓方法調(diào)用棧的上層獲知中斷的發(fā)生。假設(shè)你寫了一個(gè)類庫，類庫里有個(gè)方法amethod，在amethod中檢測并清除了中斷狀態(tài)，而沒有拋出InterruptedException，作為amethod的用戶來說，他并不知道里面的細(xì)節(jié)，如果用戶在調(diào)用amethod后也要使用中斷來做些事情，那么在調(diào)用amethod之后他將永遠(yuǎn)也檢測不到中斷了，因?yàn)橹袛嘈畔⒁呀?jīng)被amethod清除掉了。如果作為用戶，遇到這樣有問題的類庫，又不能修改代碼，那該怎么處理？只好在自己的類里設(shè)置一個(gè)自己的中斷狀態(tài)，在調(diào)用interrupt方法的時(shí)候，同時(shí)設(shè)置該狀態(tài)，這實(shí)在是無路可走時(shí)才使用的方法。

2、 中斷的響應(yīng)

程序里發(fā)現(xiàn)中斷后該怎么響應(yīng)？這就得視實(shí)際情況而定了。有些程序可能一檢測到中斷就立馬將線程終止，有些可能是退出當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)，繼續(xù)執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)……作為一種協(xié)作機(jī)制，這要與中斷方協(xié)商好，當(dāng)調(diào)用interrupt會(huì)發(fā)生些什么都是事先知道的，如做一些事務(wù)回滾操作，一些清理工作，一些補(bǔ)償操作等。若不確定調(diào)用某個(gè)線程的interrupt后該線程會(huì)做出什么樣的響應(yīng)，那就不應(yīng)當(dāng)中斷該線程。

Thread.stop方法已經(jīng)不推薦使用了。而在某些方面Thread.stop與中斷機(jī)制有著相似之處。如當(dāng)線程在等待內(nèi)置鎖或IO時(shí)，stop跟interrupt一樣，不會(huì)中止這些操作；當(dāng)catch住stop導(dǎo)致的異常時(shí)，程序也可以繼續(xù)執(zhí)行，雖然stop本意是要停止線程，這么做會(huì)讓程序行為變得更加混亂。

那么它們的區(qū)別在哪里？最重要的就是中斷需要程序自己去檢測然后做相應(yīng)的處理，而Thread.stop會(huì)直接在代碼執(zhí)行過程中拋出ThreadDeath錯(cuò)誤，這是一個(gè)java.lang.Error的子類。

在繼續(xù)之前，先來看個(gè)小例子：

package com.ticmy.interrupt;
import java.util.Arrays;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class TestStop {
    private static final int[] array = new int[80000];
    private static final Thread t = new Thread() {
        public void run() {
            try {
                System.out.println(sort(array));
            } catch (Error err) {
                err.printStackTrace();
            }
            System.out.println("in thread t");
        }
    };

    static {
        Random random = new Random();
        for(int i = 0; i < array.length; i++) {
            array[i] = random.nextInt(i + 1);
        }
    }

    private static int sort(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length-1; i++){
            for(int j = 0 ;j < array.length - i - 1; j++){
                if(array[j] < array[j + 1]){
                    int temp = array[j];
                    array[j] = array[j + 1];
                    array[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
        return array[0];
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        t.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        System.out.println("go to stop thread t");
        t.stop();
        System.out.println("finish main");
    }
}

這個(gè)例子很簡單，線程t里面做了一個(gè)非常耗時(shí)的排序操作，排序方法中，只有簡單的加、減、賦值、比較等操作，一個(gè)可能的執(zhí)行結(jié)果如下：

go to stop thread t
java.lang.ThreadDeath
    at java.lang.Thread.stop(Thread.java:758)
    at com.ticmy.interrupt.TestStop.main(TestStop.java:44)
finish main
in thread t

這里sort方法是個(gè)非常耗時(shí)的操作，也就是說主線程休眠一秒鐘后調(diào)用stop的時(shí)候，線程t還在執(zhí)行sort方法。就是這樣一個(gè)簡單的方法，也會(huì)拋出錯(cuò)誤！換一句話說，調(diào)用stop后，大部分Java字節(jié)碼都有可能拋出錯(cuò)誤，哪怕是簡單的加法！

如果線程當(dāng)前正持有鎖，stop之后則會(huì)釋放該鎖。由于此錯(cuò)誤可能出現(xiàn)在很多地方，那么這就讓編程人員防不勝防，極易造成對象狀態(tài)的不一致。例如，對象obj中存放著一個(gè)范圍值：最小值low，最大值high，且low不得大于high，這種關(guān)系由鎖lock保護(hù)，以避免并發(fā)時(shí)產(chǎn)生競態(tài)條件而導(dǎo)致該關(guān)系失效。假設(shè)當(dāng)前l(fā)ow值是5，high值是10，當(dāng)線程t獲取lock后，將low值更新為了15，此時(shí)被stop了，真是糟糕，如果沒有捕獲住stop導(dǎo)致的Error，low的值就為15，high還是10，這導(dǎo)致它們之間的小于關(guān)系得不到保證，也就是對象狀態(tài)被破壞了！如果在給low賦值的時(shí)候catch住stop導(dǎo)致的Error則可能使后面high變量的賦值繼續(xù)，但是誰也不知道Error會(huì)在哪條語句拋出，如果對象狀態(tài)之間的關(guān)系更復(fù)雜呢？這種方式幾乎是無法維護(hù)的，太復(fù)雜了！如果是中斷操作，它決計(jì)不會(huì)在執(zhí)行l(wèi)ow賦值的時(shí)候拋出錯(cuò)誤，這樣程序?qū)τ趯ο鬆顟B(tài)一致性就是可控的。

正是因?yàn)榭赡軐?dǎo)致對象狀態(tài)不一致，stop才被禁用。

通常，中斷的使用場景有以下幾個(gè)：

點(diǎn)擊某個(gè)桌面應(yīng)用中的取消按鈕時(shí)；

某個(gè)操作超過了一定的執(zhí)行時(shí)間限制需要中止時(shí)；

多個(gè)線程做相同的事情，只要一個(gè)線程成功其它線程都可以取消時(shí)；

一組線程中的一個(gè)或多個(gè)出現(xiàn)錯(cuò)誤導(dǎo)致整組都無法繼續(xù)時(shí)；

當(dāng)一個(gè)應(yīng)用或服務(wù)需要停止時(shí)。

下面來看一個(gè)具體的例子。這個(gè)例子里，本打算采用GUI形式，但考慮到GUI代碼會(huì)使程序復(fù)雜化，就使用控制臺(tái)來模擬下核心的邏輯。這里新建了一個(gè)磁盤文件掃描的任務(wù)，掃描某個(gè)目錄下的所有文件并將文件路徑打印到控制臺(tái)，掃描的過程可能會(huì)很長。若需要中止該任務(wù)，只需在控制臺(tái)鍵入quit并回車即可。

package com.ticmy.interrupt;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.File;
import java.io.InputStreamReader;

public class FileScanner {
    private static void listFile(File f) throws InterruptedException {
        if(f == null) {
            throw new IllegalArgumentException();
        }
        if(f.isFile()) {
            System.out.println(f);
            return;
        }
        File[] allFiles = f.listFiles();
        if(Thread.interrupted()) {
            throw new InterruptedException("文件掃描任務(wù)被中斷");
        }
        for(File file : allFiles) {
            //還可以將中斷檢測放到這里
            listFile(file);
        }
    }

    public static String readFromConsole() {
        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        try {
            return reader.readLine();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return "";
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        final Thread fileIteratorThread = new Thread() {
            public void run() {
                try {
                    listFile(new File("c:"));
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        new Thread() {
            public void run() {
                while(true) {
                    if("quit".equalsIgnoreCase(readFromConsole())) {
                        if(fileIteratorThread.isAlive()) {
                            fileIteratorThread.interrupt();
                            return;
                        }
                    } else {
                        System.out.println("輸入quit退出文件掃描");
                    }
                }
            }
        }.start();
        fileIteratorThread.start();
    }
}

在掃描文件的過程中，對于中斷的檢測這里采用的策略是，如果碰到的是文件就不檢測中斷，是目錄才檢測中斷，因?yàn)槲募赡苁欠浅６嗟?，每次遇到文件都檢測一次會(huì)降低程序執(zhí)行效率。此外，在fileIteratorThread線程中，僅是捕獲了InterruptedException，沒有重設(shè)中斷狀態(tài)也沒有繼續(xù)拋出異常，因?yàn)槲曳浅Ｇ宄氖褂铆h(huán)境，run方法的調(diào)用棧上層已經(jīng)沒有可能需要檢測中斷狀態(tài)的方法了。

在這個(gè)程序中，輸入quit完全可以執(zhí)行System.exit(0)操作來退出程序，但正如前面提到的，這是個(gè)GUI程序核心邏輯的模擬，在GUI中，執(zhí)行System.exit(0)會(huì)使得整個(gè)程序退出。

《Java Concurrency in Practice》

《Concurrent Programming in Java Design principles and patterns》

http://docs.oracle.com/javase/1.4.2/docs/guide/misc/threadPrimitiveDeprecation.html

via ifeve