面試題：如何中斷一個(gè)線程，談?wù)劸唧w實(shí)現(xiàn)？

目錄：

• 中斷線程
• 判斷線程是否被中斷
• 如何中斷線程
• 底層中斷異常處理方式
• 中斷應(yīng)用

中斷線程

線程的thread.interrupt()方法是中斷線程，將會(huì)設(shè)置該線程的中斷狀態(tài)位，即設(shè)置為true，中斷的結(jié)果線程是死亡、還是等待新的任務(wù)或是繼續(xù)運(yùn)行至下一步，就取決于這個(gè)程序本身。線程會(huì)不時(shí)地檢測這個(gè)中斷標(biāo)示位，以判斷線程是否應(yīng)該被中斷（中斷標(biāo)示值是否為true）。它并不像stop方法那樣會(huì)中斷一個(gè)正在運(yùn)行的線程。

判斷線程是否被中斷

判斷某個(gè)線程是否已被發(fā)送過中斷請求，請使用Thread.currentThread().isInterrupted()方法（因?yàn)樗鼘⒕€程中斷標(biāo)示位設(shè)置為true后，不會(huì)立刻清除中斷標(biāo)示位，即不會(huì)將中斷標(biāo)設(shè)置為false），而不要使用thread.interrupted()（該方法調(diào)用后會(huì)將中斷標(biāo)示位清除，即重新設(shè)置為false）方法來判斷，下面是線程在循環(huán)中時(shí)的中斷方式：

while(!Thread.currentThread().isInterrupted()?&&?more?work?to?do){
????do?more?work
}

如何中斷線程

如果一個(gè)線程處于了阻塞狀態(tài)（如線程調(diào)用了thread.sleep、thread.join、thread.wait、1.5中的condition.await、以及可中斷的通道上的 I/O 操作方法后可進(jìn)入阻塞狀態(tài)），則在線程在檢查中斷標(biāo)示時(shí)如果發(fā)現(xiàn)中斷標(biāo)示為true，則會(huì)在這些阻塞方法（sleep、join、wait、1.5中的condition.await及可中斷的通道上的 I/O 操作方法）調(diào)用處拋出InterruptedException異常，并且在拋出異常后立即將線程的中斷標(biāo)示位清除，即重新設(shè)置為false。拋出異常是為了線程從阻塞狀態(tài)醒過來，并在結(jié)束線程前讓程序員有足夠的時(shí)間來處理中斷請求。

注，synchronized在獲鎖的過程中是不能被中斷的 ，意思是說如果產(chǎn)生了死鎖，則不可能被中斷（請參考后面的測試?yán)樱?。與synchronized功能相似的reentrantLock.lock()方法也是一樣，它也不可中斷的，即如果發(fā)生死鎖，那么reentrantLock.lock()方法無法終止，如果調(diào)用時(shí)被阻塞，則它一直阻塞到它獲取到鎖為止。但是如果調(diào)用帶超時(shí)的tryLock方法reentrantLock.tryLock(long timeout, TimeUnit unit)，那么如果線程在等待時(shí)被中斷，將拋出一個(gè)InterruptedException異常，這是一個(gè)非常有用的特性，因?yàn)樗试S程序打破死鎖。你也可以調(diào)用reentrantLock.lockInterruptibly()方法，它就相當(dāng)于一個(gè)超時(shí)設(shè)為無限的tryLock方法。

沒有任何語言方面的需求一個(gè)被中斷的線程應(yīng)該終止。中斷一個(gè)線程只是為了引起該線程的注意，被中斷線程可以決定如何應(yīng)對中斷。某些線程非常重要，以至于它們應(yīng)該不理會(huì)中斷，而是在處理完拋出的異常之后繼續(xù)執(zhí)行，但是更普遍的情況是，一個(gè)線程將把中斷看作一個(gè)終止請求，這種線程的run方法遵循如下形式：

public?void?run()?{
????try?{
????????...
????????/*
?????????*?不管循環(huán)里是否調(diào)用過線程阻塞的方法如sleep、join、wait，這里還是需要加上
?????????*?!Thread.currentThread().isInterrupted()條件，雖然拋出異常后退出了循環(huán)，顯
?????????*?得用阻塞的情況下是多余的，但如果調(diào)用了阻塞方法但沒有阻塞時(shí)，這樣會(huì)更安全、更及時(shí)。
?????????*/
????????while?(!Thread.currentThread().isInterrupted()&&?more?work?to?do)?{
????????????do?more?work?
????????}
????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????//線程在wait或sleep期間被中斷了
????}?finally?{
????????//線程結(jié)束前做一些清理工作
????}
}

上面是while循環(huán)在try塊里，如果try在while循環(huán)里時(shí)，因該在catch塊里重新設(shè)置一下中斷標(biāo)示，因?yàn)閽伋鯥nterruptedException異常后，中斷標(biāo)示位會(huì)自動(dòng)清除，此時(shí)應(yīng)該這樣：

public?void?run()?{
????while?(!Thread.currentThread().isInterrupted()&&?more?work?to?do)?{
????????try?{
????????????...
????????????sleep(delay);
????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????Thread.currentThread().interrupt();//重新設(shè)置中斷標(biāo)示
????????}
????}
}

底層中斷異常處理方式

另外不要在你的底層代碼里捕獲InterruptedException異常后不處理，會(huì)處理不當(dāng)，如下：

void?mySubTask(){
????...
????try{
????????sleep(delay);
????}catch(InterruptedException?e){}//不要這樣做
????...
}

如果你不知道拋InterruptedException異常后如何處理，那么你有如下好的建議處理方式：

1、在catch子句中，調(diào)用Thread.currentThread.interrupt()來設(shè)置中斷狀態(tài)（因?yàn)閽伋霎惓：笾袛鄻?biāo)示會(huì)被清除），讓外界通過判斷Thread.currentThread().isInterrupted()標(biāo)示來決定是否終止線程還是繼續(xù)下去，應(yīng)該這樣做：

void?mySubTask()?{
????...
????try?{
????????sleep(delay);
????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????Thread.currentThread().isInterrupted();
????}
????...
}

2、或者，更好的做法就是，不使用try來捕獲這樣的異常，讓方法直接拋出：

void?mySubTask()?throws?InterruptedException?{
????...
????sleep(delay);
????...
}

中斷應(yīng)用

使用中斷信號(hào)量中斷非阻塞狀態(tài)的線程

中斷線程最好的，最受推薦的方式是，使用共享變量（shared variable）發(fā)出信號(hào)，告訴線程必須停止正在運(yùn)行的任務(wù)。線程必須周期性的核查這一變量，然后有秩序地中止任務(wù)。Example2描述了這一方式：

class?Example2?extends?Thread?{
????volatile?boolean?stop?=?false;//?線程中斷信號(hào)量
?
????public?static?void?main(String?args[])?throws?Exception?{
????????Example2?thread?=?new?Example2();
????????System.out.println("Starting?thread...");
????????thread.start();
????????Thread.sleep(3000);
????????System.out.println("Asking?thread?to?stop...");
????????//?設(shè)置中斷信號(hào)量
????????thread.stop?=?true;
????????Thread.sleep(3000);
????????System.out.println("Stopping?application...");
????}
?
????public?void?run()?{
????????//?每隔一秒檢測一下中斷信號(hào)量
????????while?(!stop)?{
????????????System.out.println("Thread?is?running...");
????????????long?time?=?System.currentTimeMillis();
????????????/*
?????????????*?使用while循環(huán)模擬?sleep?方法，這里不要使用sleep，否則在阻塞時(shí)會(huì)?拋
?????????????*?InterruptedException異常而退出循環(huán)，這樣while檢測stop條件就不會(huì)執(zhí)行，
?????????????*?失去了意義。
?????????????*/
????????????while?((System.currentTimeMillis()?-?time?1000))?{}
????????}
????????System.out.println("Thread?exiting?under?request...");
????}
}

使用thread.interrupt()中斷非阻塞狀態(tài)線程

雖然Example2該方法要求一些編碼，但并不難實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，它給予線程機(jī)會(huì)進(jìn)行必要的清理工作。這里需注意一點(diǎn)的是需將共享變量定義成volatile 類型或?qū)λ囊磺性L問封入同步的塊/方法（synchronized blocks/methods）中。上面是中斷一個(gè)非阻塞狀態(tài)的線程的常見做法，但對非檢測isInterrupted()條件會(huì)更簡潔:

class?Example2?extends?Thread?{
????public?static?void?main(String?args[])?throws?Exception?{
????????Example2?thread?=?new?Example2();
????????System.out.println("Starting?thread...");
????????thread.start();
????????Thread.sleep(3000);
????????System.out.println("Asking?thread?to?stop...");
????????//?發(fā)出中斷請求
????????thread.interrupt();
????????Thread.sleep(3000);
????????System.out.println("Stopping?application...");
????}
?
????public?void?run()?{
????????//?每隔一秒檢測是否設(shè)置了中斷標(biāo)示
????????while?(!Thread.currentThread().isInterrupted())?{
????????????System.out.println("Thread?is?running...");
????????????long?time?=?System.currentTimeMillis();
????????????//?使用while循環(huán)模擬?sleep
????????????while?((System.currentTimeMillis()?-?time?1000)?)?{
????????????}
????????}
????????System.out.println("Thread?exiting?under?request...");
????}
}

到目前為止一切順利！但是，當(dāng)線程等待某些事件發(fā)生而被阻塞，又會(huì)發(fā)生什么？當(dāng)然，如果線程被阻塞，它便不能核查共享變量，也就不能停止。這在許多情況下會(huì)發(fā)生，例如調(diào)用Object.wait()、ServerSocket.accept()和DatagramSocket.receive()時(shí)，這里僅舉出一些。

他們都可能永久的阻塞線程。即使發(fā)生超時(shí)，在超時(shí)期滿之前持續(xù)等待也是不可行和不適當(dāng)?shù)?，所以，要使用某種機(jī)制使得線程更早地退出被阻塞的狀態(tài)。下面就來看一下中斷阻塞線程技術(shù)。

使用thread.interrupt()中斷阻塞狀態(tài)線程

Thread.interrupt()方法不會(huì)中斷一個(gè)正在運(yùn)行的線程。這一方法實(shí)際上完成的是，設(shè)置線程的中斷標(biāo)示位，在線程受到阻塞的地方（如調(diào)用sleep、wait、join等地方）拋出一個(gè)異常InterruptedException，并且中斷狀態(tài)也將被清除，這樣線程就得以退出阻塞的狀態(tài)。下面是具體實(shí)現(xiàn)：

class?Example3?extends?Thread?{
????public?static?void?main(String?args[])?throws?Exception?{
????????Example3?thread?=?new?Example3();
????????System.out.println("Starting?thread...");
????????thread.start();
????????Thread.sleep(3000);
????????System.out.println("Asking?thread?to?stop...");
????????thread.interrupt();//?等中斷信號(hào)量設(shè)置后再調(diào)用
????????Thread.sleep(3000);
????????System.out.println("Stopping?application...");
????}
?
????public?void?run()?{
????????while?(!Thread.currentThread().isInterrupted())?{
????????????System.out.println("Thread?running...");
????????????try?{
????????????????/*
?????????????????*?如果線程阻塞，將不會(huì)去檢查中斷信號(hào)量stop變量，所?以thread.interrupt()
?????????????????*?會(huì)使阻塞線程從阻塞的地方拋出異常，讓阻塞線程從阻塞狀態(tài)逃離出來，并
?????????????????*?進(jìn)行異常塊進(jìn)行?相應(yīng)的處理
?????????????????*/
????????????????Thread.sleep(1000);//?線程阻塞，如果線程收到中斷操作信號(hào)將拋出異常
????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????System.out.println("Thread?interrupted...");
????????????????/*
?????????????????*?如果線程在調(diào)用?Object.wait()方法，或者該類的?join()?、sleep()方法
?????????????????*?過程中受阻，則其中斷狀態(tài)將被清除
?????????????????*/
????????????????System.out.println(this.isInterrupted());//?false
?
????????????????//中不中斷由自己決定，如果需要真真中斷線程，則需要重新設(shè)置中斷位，如果
????????????????//不需要，則不用調(diào)用
????????????????Thread.currentThread().interrupt();
????????????}
????????}
????????System.out.println("Thread?exiting?under?request...");
????}
}

一旦Example3中的Thread.interrupt()被調(diào)用，線程便收到一個(gè)異常，于是逃離了阻塞狀態(tài)并確定應(yīng)該停止。上面我們還可以使用共享信號(hào)量來替換!Thread.currentThread().isInterrupted()條件，但不如它簡潔。

死鎖狀態(tài)線程無法被中斷

Example4試著去中斷處于死鎖狀態(tài)的兩個(gè)線程，但這兩個(gè)線都沒有收到任何中斷信號(hào)（拋出異常），所以interrupt()方法是不能中斷死鎖線程的，因?yàn)殒i定的位置根本無法拋出異常：

class?Example4?extends?Thread?{
????public?static?void?main(String?args[])?throws?Exception?{
????????final?Object?lock1?=?new?Object();
????????final?Object?lock2?=?new?Object();
????????Thread?thread1?=?new?Thread()?{
????????????public?void?run()?{
????????????????deathLock(lock1,?lock2);
????????????}
????????};
????????Thread?thread2?=?new?Thread()?{
????????????public?void?run()?{
????????????????//?注意，這里在交換了一下位置
????????????????deathLock(lock2,?lock1);
????????????}
????????};
????????System.out.println("Starting?thread...");
????????thread1.start();
????????thread2.start();
????????Thread.sleep(3000);
????????System.out.println("Interrupting?thread...");
????????thread1.interrupt();
????????thread2.interrupt();
????????Thread.sleep(3000);
????????System.out.println("Stopping?application...");
????}
?
????static?void?deathLock(Object?lock1,?Object?lock2)?{
????????try?{
????????????synchronized?(lock1)?{
????????????????Thread.sleep(10);//?不會(huì)在這里死掉
????????????????synchronized?(lock2)?{//?會(huì)鎖在這里，雖然阻塞了，但不會(huì)拋異常
????????????????????System.out.println(Thread.currentThread());
????????????????}
????????????}
????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????e.printStackTrace();
????????????System.exit(1);
????????}
????}
}

中斷I/O操作

然而，如果線程在I/O操作進(jìn)行時(shí)被阻塞，又會(huì)如何？I/O操作可以阻塞線程一段相當(dāng)長的時(shí)間，特別是牽扯到網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時(shí)。例如，服務(wù)器可能需要等待一個(gè)請求（request），又或者，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序可能要等待遠(yuǎn)端主機(jī)的響應(yīng)。

實(shí)現(xiàn)此InterruptibleChannel接口的通道是可中斷的：如果某個(gè)線程在可中斷通道上因調(diào)用某個(gè)阻塞的 I/O 操作（常見的操作一般有這些：serverSocketChannel.accept()、socketChannel.connect、socketChannel.open、socketChannel.read、socketChannel.write、fileChannel.read、fileChannel.write）而進(jìn)入阻塞狀態(tài)，而另一個(gè)線程又調(diào)用了該阻塞線程的 interrupt 方法，這將導(dǎo)致該通道被關(guān)閉，并且已阻塞線程接將會(huì)收到ClosedByInterruptException，并且設(shè)置已阻塞線程的中斷狀態(tài)。

另外，如果已設(shè)置某個(gè)線程的中斷狀態(tài)并且它在通道上調(diào)用某個(gè)阻塞的 I/O 操作，則該通道將關(guān)閉并且該線程立即接收到 ClosedByInterruptException；并仍然設(shè)置其中斷狀態(tài)。如果情況是這樣，其代碼的邏輯和第三個(gè)例子中的是一樣的，只是異常不同而已。

如果你正使用通道（channels）（這是在Java 1.4中引入的新的I/O API），那么被阻塞的線程將收到一個(gè)ClosedByInterruptException異常。但是，你可能正使用Java1.0之前就存在的傳統(tǒng)的I/O，而且要求更多的工作。既然這樣，Thread.interrupt()將不起作用，因?yàn)榫€程將不會(huì)退出被阻塞狀態(tài)。Example5描述了這一行為。盡管interrupt()被調(diào)用，線程也不會(huì)退出被阻塞狀態(tài)，比如ServerSocket的accept方法根本不拋出異常。

很幸運(yùn)，Java平臺(tái)為這種情形提供了一項(xiàng)解決方案，即調(diào)用阻塞該線程的套接字的close()方法。在這種情形下，如果線程被I/O操作阻塞，當(dāng)調(diào)用該套接字的close方法時(shí)，該線程在調(diào)用accept地方法將接收到一個(gè)SocketException（SocketException為IOException的子異常）異常，這與使用interrupt()方法引起一個(gè)InterruptedException異常被拋出非常相似，（注，如果是流因讀寫阻塞后，調(diào)用流的close方法也會(huì)被阻塞，根本不能調(diào)用，更不會(huì)拋IOExcepiton，此種情況下怎樣中斷？我想可以轉(zhuǎn)換為通道來操作流可以解決，比如文件通道）。下面是具體實(shí)現(xiàn)：

class?Example6?extends?Thread?{
????volatile?ServerSocket?socket;
?
????public?static?void?main(String?args[])?throws?Exception?{
????????Example6?thread?=?new?Example6();
????????System.out.println("Starting?thread...");
????????thread.start();
????????Thread.sleep(3000);
????????System.out.println("Asking?thread?to?stop...");
????????Thread.currentThread().interrupt();//?再調(diào)用interrupt方法
????????thread.socket.close();//?再調(diào)用close方法
????????try?{
????????????Thread.sleep(3000);
????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????}
????????System.out.println("Stopping?application...");
????}
?
????public?void?run()?{
????????try?{
????????????socket?=?new?ServerSocket(8888);
????????}?catch?(IOException?e)?{
????????????System.out.println("Could?not?create?the?socket...");
????????????return;
????????}
????????while?(!Thread.currentThread().isInterrupted())?{
????????????System.out.println("Waiting?for?connection...");
????????????try?{
????????????????socket.accept();
????????????}?catch?(IOException?e)?{
????????????????System.out.println("accept()?failed?or?interrupted...");
????????????????Thread.currentThread().interrupt();//重新設(shè)置中斷標(biāo)示位
????????????}
????????}
????????System.out.println("Thread?exiting?under?request...");
????}
}

一、沒有任何語言方面的需求一個(gè)被中斷的線程應(yīng)該終止。中斷一個(gè)線程只是為了引起該線程的注意，被中斷線程可以決定如何應(yīng)對中斷。

二、對于處于sleep，join等操作的線程，如果被調(diào)用interrupt()后，會(huì)拋出InterruptedException，然后線程的中斷標(biāo)志位會(huì)由true重置為false，因?yàn)榫€程為了處理異常已經(jīng)重新處于就緒狀態(tài)。

三、不可中斷的操作，包括進(jìn)入synchronized段以及Lock.lock()，inputSteam.read()等，調(diào)用interrupt()對于這幾個(gè)問題無效，因?yàn)樗鼈兌疾粧伋鲋袛喈惓?。如果拿不到資源，它們會(huì)無限期阻塞下去。

對于Lock.lock()，可以改用Lock.lockInterruptibly()，可被中斷的加鎖操作，它可以拋出中斷異常。等同于等待時(shí)間無限長的Lock.tryLock(long time, TimeUnit unit)。

對于inputStream等資源，有些(實(shí)現(xiàn)了interruptibleChannel接口)可以通過close()方法將資源關(guān)閉，對應(yīng)的阻塞也會(huì)被放開。

首先，看看Thread類里的幾個(gè)方法：

上面列出了與中斷有關(guān)的幾個(gè)方法及其行為，可以看到interrupt是中斷線程。如果不了解Java的中斷機(jī)制，這樣的一種解釋極容易造成誤解，認(rèn)為調(diào)用了線程的interrupt方法就一定會(huì)中斷線程。

其實(shí)，Java的中斷是一種協(xié)作機(jī)制。也就是說調(diào)用線程對象的interrupt方法并不一定就中斷了正在運(yùn)行的線程，它只是要求線程自己在合適的時(shí)機(jī)中斷自己。每個(gè)線程都有一個(gè)boolean的中斷狀態(tài)（這個(gè)狀態(tài)不在Thread的屬性上），interrupt方法僅僅只是將該狀態(tài)置為true。

比如對正常運(yùn)行的線程調(diào)用interrupt()并不能終止他，只是改變了interrupt標(biāo)示符。

一般說來，如果一個(gè)方法聲明拋出InterruptedException，表示該方法是可中斷的,比如wait,sleep,join，也就是說可中斷方法會(huì)對interrupt調(diào)用做出響應(yīng)（例如sleep響應(yīng)interrupt的操作包括清除中斷狀態(tài)，拋出InterruptedException）,異常都是由可中斷方法自己拋出來的，并不是直接由interrupt方法直接引起的。

Object.wait, Thread.sleep方法，會(huì)不斷的輪詢監(jiān)聽 interrupted 標(biāo)志位，發(fā)現(xiàn)其設(shè)置為true后，會(huì)停止阻塞并拋出 InterruptedException異常。

看了以上的說明，對java中斷的使用肯定是會(huì)了，但我想知道的是阻塞了的線程是如何通過interuppt方法完成停止阻塞并拋出interruptedException的，這就要看Thread中native的interuppt0方法了。

第一步學(xué)習(xí)Java的JNI調(diào)用Native方法。

第二步下載openjdk的源代碼，找到目錄結(jié)構(gòu)里的openjdk-src\jdk\src\share\native\java\lang\Thread.c文件。

#include?"jni.h"
#include?"jvm.h"
?
#include?"java_lang_Thread.h"
?
#define?THD?"Ljava/lang/Thread;"
#define?OBJ?"Ljava/lang/Object;"
#define?STE?"Ljava/lang/StackTraceElement;"
?
#define?ARRAY_LENGTH(a)?(sizeof(a)/sizeof(a[0]))
?
static?JNINativeMethod?methods[]?=?{
????{"start0",???????????"()V",????????(void?*)&JVM_StartThread},
????{"stop0",????????????"("?OBJ?")V",?(void?*)&JVM_StopThread},
????{"isAlive",??????????"()Z",????????(void?*)&JVM_IsThreadAlive},
????{"suspend0",?????????"()V",????????(void?*)&JVM_SuspendThread},
????{"resume0",??????????"()V",????????(void?*)&JVM_ResumeThread},
????{"setPriority0",?????"(I)V",???????(void?*)&JVM_SetThreadPriority},
????{"yield",????????????"()V",????????(void?*)&JVM_Yield},
????{"sleep",????????????"(J)V",???????(void?*)&JVM_Sleep},
????{"currentThread",????"()"?THD,?????(void?*)&JVM_CurrentThread},
????{"countStackFrames",?"()I",????????(void?*)&JVM_CountStackFrames},
????{"interrupt0",???????"()V",????????(void?*)&JVM_Interrupt},
????{"isInterrupted",????"(Z)Z",???????(void?*)&JVM_IsInterrupted},
????{"holdsLock",????????"("?OBJ?")Z",?(void?*)&JVM_HoldsLock},
????{"getThreads",????????"()["?THD,???(void?*)&JVM_GetAllThreads},
????{"dumpThreads",??????"(["?THD?")[["?STE,?(void?*)&JVM_DumpThreads},
};
?
#undef?THD
#undef?OBJ
#undef?STE
JNIEXPORT?void?JNICALL
Java_java_lang_Thread_registerNatives(JNIEnv?*env,?jclass?cls)
{
????(*env)->RegisterNatives(env,?cls,?methods,?ARRAY_LENGTH(methods));
}