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那些Java 线程中断的实现方式

目录

1、volatile 标志位

2、stop() 强制终止

3、interrupt() 协作式中断


前言

        线程的调度和执行由操作系统决定,而 Java 通过提供一系列 API 来与操作系统交互,从而实现对线程的控制。

        现代操作系统对线程的控制遵循两个核心原则:

1、抢占式调度:操作系统可以强制剥夺线程的 CPU 时间片(如时间片轮转调度)

2、协作式中断:依赖线程主动响应中断信号(Java 的 interrupt())

        因此Java 虚拟机(JVM)作为用户态程序,其实是无法直接终止一个线程的。当我们调用 thread.stop() 这类方法时,实际上是在用户态层面发出中断请求,而真正的线程终止还需要操作系统内核的配合。

如下图所示:

        关于线程和线程池的介绍,可参考:线程和线程池详细介绍_线程池和线程的区别-CSDN博客


        Java 线程中断的三种实现方式:

1、volatile 标志位:通过设置标志位,使线程正常退出,能够确保线程根据业务逻辑安全停止。

2、Thread.stop() 方法:已废弃,不推荐使用,因为会导致线程安全问题和资源泄漏。

3、Thread.interrupt() 方法:推荐使用,通过设置中断标志来提示线程停止,能够优雅的停止线程。


1、volatile 标志位

        volatile 关键字可以确保变量的修改对所有线程立即可见。

        通过在共享变量上使用 volatile,工作线程可以在运行过程中检查该变量的状态,一旦检测到变化即可清理资源并结束执行。

public class WorkerThread extends Thread {privatevolatileboolean running = true;public void run() {int i = 1;while (running) { // 检查标志位System.out.println("线程运行中: " + i++);try {Thread.sleep(1000L); // 模拟业务操作} catch (InterruptedException e) {// 重新设置中断标识Thread.currentThread().interrupt();}}System.out.println("线程已优雅停止");}public void cancel() {running = false;}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {WorkerThread thread = new WorkerThread();thread.start();// 线程运行一段时间Thread.sleep(5000L);// 修改标志位,中断线程thread.cancel();}
}

输出:

运行结果:线程运行中: 1
线程运行中: 2
线程运行中: 3
线程运行中: 4
线程运行中: 5
线程已优雅停止


2、stop() 强制终止

        Thread.stop()方法是 Java 早期提供的一种强制中止线程的方式,该方法会立即终止线程,而不执行清理工作(如释放资源、完成文件操作等),因此容易导致资源泄漏和线程安全问题,已被 Java 官方弃用。

public class WorkerThread extends Thread {public void run() {int i = 1;while (true) {System.out.println("线程运行中: " + i++);try {Thread.sleep(1000L); // 模拟业务操作} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}}}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {WorkerThread thread = new WorkerThread();thread.start();// 线程运行一段时间Thread.sleep(5000L);// 调用 stop 方法,强制终止线程thread.stop();System.out.println("线程已强制终止");}
}
运行结果:线程运行中: 1
线程运行中: 2
线程运行中: 3
线程运行中: 4
线程运行中: 5
线程已强制终止

        为什么 stop() 方法会被废弃呢? JavaDoc 中Why is Thread.stop deprecated?这篇官方文档解释了其被废弃的原因。

总结如下:

  • 不可控的资源释放:线程可能持有锁或资源,强制终止可能导致资源泄漏。
  • 数据不一致:线程可能在执行关键操作时被中断,导致数据损坏。
  • 难以调试:强制终止可能引发不可预测的异常。

3、interrupt() 协作式中断

        因为Thread.stop()中断线程的粗暴性,Java 官方已经废弃了该方法,那么官方还有没有其它更优雅的方案来中断线程呢?答案是有的:那就是使用 interrupt() 协作式中断。

什么是协作式中断?

协作式中断就是区别于 Thread.stop(),它是非强制且需要配合的。

非强制性:

        interrupt() 方法不会强制终止线程,而是通过设置中断标志来通知线程应该停止。线程可以选择中断,也可以忽略这个中断请求,继续执行。

需要配合:

        使用 interrupt() 方法,线程需要主动检查中断标志,或者在阻塞方法中处理 InterruptedException,才能正常响应中断请求。这种机制是需要线程和中断请求者之间相互“配合”的。

通过示例来演示下协作式中断:

public class WorkerThread extends Thread {@Overridepublic void run() {int i = 1;while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) { // 显式检查中断状态System.out.println("线程运行中: " + i++);try {Thread.sleep(1000L); // 模拟业务操作} catch (InterruptedException e) {System.out.println("捕获到中断异常,但线程继续运行!");
//                Thread.currentThread().interrupt();}}System.out.println("线程已优雅停止");}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {WorkerThread thread = new WorkerThread();thread.start();Thread.sleep(5000L); // 主线程等待5秒// 请求线程中断thread.interrupt();System.out.println("主线程请求线程中断");}
}
 运行结果:线程运行中: 1
线程运行中: 2
线程运行中: 3
线程运行中: 4
线程运行中: 5
主线程请求线程中断
捕获到中断异常,但线程继续运行!
线程运行中: 6
线程运行中: 7

        可以看到,main() 方法中已经请求了线程中断,但是线程并没有被中断,还是继续执行下去了,为什么?

        interrupt() 方法被调用时,线程的中断标志会被设置为 true。它的调用只是传递了一个中断信号,线程本身不会立即停止执行。

        它需要通过检查中断标志(如使用 Thread.currentThread().isInterrupted())来决定是否停止当线程。

并且当线程处于以下阻塞方法(如 sleep()、wait()、join())时,

JVM 会做两件事:1.抛出 InterruptedException 异常;2.清除中断标志,重新设置为 false。

        那么,当我们在程序中捕获到 InterruptedException 异常时,我们需要做出明确的选择:

处理异常并终止线程的执行;重新设置中断标识让上层逻辑感知到。

        上边的示例中,我们在捕获了 InterruptedException 异常后,这时中断标志已经被重置,而程序中却没有做任何的处理,导致了在下一轮的循环判断中,检测的中断状态不对,所以线程没有按预期执行中断。

正例

public class WorkerThread extends Thread {@Overridepublic void run() {int i = 1;while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) { // 显式检查中断状态System.out.println("线程运行中: " + i++);try {Thread.sleep(1000L); // 模拟业务操作} catch (InterruptedException e) {// 重新设置中断标志,通知上层逻辑进行中断处理System.out.println("线程被中断!");Thread.currentThread().interrupt();}}System.out.println("线程已优雅停止");}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {WorkerThread thread = new WorkerThread();thread.start();Thread.sleep(5000L); // 主线程等待5秒// 请求线程中断thread.interrupt();System.out.println("主线程请求线程中断");}
}
运行结果:线程运行中: 1
线程运行中: 2
线程运行中: 3
线程运行中: 4
线程运行中: 5
主线程请求线程中断
线程被中断!
线程已优雅停止

        在这个示例中,我们在捕获到异常后,正确的恢复了中断标志,线程优雅地被中断。

关于在线程运行状态会出现的方法,可参考如下:


总结:

        在实际开发中,推荐使用 volatile 标志位和 thread.interrupt() 协作式中断来中止线程。这两种方式能够确保线程的安全和资源的正确释放,避免线程不安全和资源泄漏问题。

如下图所示:

        thread.stop() 方法由于其强制性和不安全性,已被废弃,不推荐使用。通过合理使用协作式中断机制,可以实现线程的优雅停止,提高程序的健壮性和可靠性。


参考文章:

1、Java 中如何终止一个正在运行的线程_java如何停止一个正在运行的线程-CSDN博客

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