java中線程池的生命周期與線程中斷

suxier 發布于2019-08-16 13:49 / 1160人閱讀

摘要：線程中斷線程中斷就是一種協作機制。它并不會真正的中斷一個正在運行的線程，而只是發出中斷請求，然后由線程在下一個合適的時刻中斷自己。

線程池生命周期包括:

RUNNING:接收新的任務并處理隊列中的任務

SHUTDOWN:不接收新的任務，但是處理隊列中的任務

STOP:不接收新的任務，不處理隊列中的任務，同時中斷處理中的任務

TIDYING:所有的任務處理完成，有效的線程數是0

TERMINATED:terminated()方法執行完畢

轉換成TIDYING狀態的線程會運行terminated方法。執行完terminated()方法之后，所有等待在awaitTermination()就會返回。

轉換過程為：

線程池是空的即有效線程數是0

取消

如果代碼能夠在某個操作正常完全之前置入“完成”狀態，那么這個操作就稱為可取消的。java中提供了協作式機制，使請求取消的任務和代碼遵循一種協商好的協議。

線程中斷

線程中斷就是一種協作機制。它并不會真正的中斷一個正在運行的線程，而只是發出中斷請求，然后由線程在下一個合適的時刻中斷自己。
Thread中的中斷方法包括

interrupt

public void interrupt() {
    if (this != Thread.currentThread())
        checkAccess();//非當前線程有可能拋出SecurityException

    synchronized (blockerLock) {
        //用于執行可終端的IO操作對應的方法
        Interruptible b = blocker;
        if (b != null) {
            //僅設置終端標記
            interrupt0(); 
            //執行實現了Interruptible接口的防范
            b.interrupt(this);
            return;
        }
    }
    //僅設置終端標記
    interrupt0();
}

調用它根據線程的不同場景，有不同的結果

如果線程阻塞的是一個可以中斷的channel，那么channel會被關閉，同時線程會收到java.nio.channels.ClosedByInterruptException，并且會設置中斷標志

//AbstractInterruptibleChannel中：
protected final void begin() {
        if (interruptor == null) {
            interruptor = new Interruptible() {
                    public void interrupt(Thread target) {
                        synchronized (closeLock) {
                            if (!open)
                                return;
                            open = false;
                            interrupted = target;
                            try {
                            //關閉channel
                            AbstractInterruptibleChannel.this.implCloseChannel();
                            } catch (IOException x) { }
                        }
                    }};
        }
        blockedOn(interruptor);
        Thread me = Thread.currentThread();
        if (me.isInterrupted())
            interruptor.interrupt(me);
    }

如果線程阻塞在Selector,執行它的 wakeup方法，因而selector會立即返回，同時會設置中斷標志

//AbstractSelector中：
protected final void begin() {
    if (interruptor == null) {
        interruptor = new Interruptible() {
                public void interrupt(Thread ignore) {
                    //執行wakeup,Selector立即返回
                    AbstractSelector.this.wakeup();
                }};
    }
    AbstractInterruptibleChannel.blockedOn(interruptor);
    Thread me = Thread.currentThread();
    if (me.isInterrupted())
        interruptor.interrupt(me);
}

如果線程阻塞在wait/join/sleep，線程的中斷標志會被清除，并拋出InterruptedException

非上述三種情況，僅設置中斷標志

可以看出調用interrupt并不意味著立即停止目標線程正在進行的工作，而只是傳遞了請求中斷的消息

interrupted

清除當前線程的中斷狀態，并返回之前的值。它實際執行的就是當前線程的isInterrupted(true)

public static boolean interrupted() {
    return currentThread().isInterrupted(true);
}

假設當前線程是中斷的，此時調用會返回true，如果在下次調用之前沒有中斷，此時調用會返回false

isInterrupted

返回目標線程的中斷狀態,只有線程狀態是中斷才會返回true,其它時候返回false

public boolean isInterrupted() {
    return isInterrupted(false);
}

可以看到interrupted和isInterrupted 調用的都是isInterrupted方法，只不過參數不一樣。它的參數實際代表的是是否要清除中斷標記，為true也就清除，在java中的定義如下

private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);

參考linux上的實現為
```
bool os::is_interrupted(Thread* thread, bool clear_interrupted) {
  assert(Thread::current() == thread || Threads_lock->owned_by_self(),
    "possibility of dangling Thread pointer");

  OSThread* osthread = thread->osthread();

  bool interrupted = osthread->interrupted();

  if (interrupted && clear_interrupted) {
    osthread->set_interrupted(false); //如果中斷了，并且要清除中斷標記，就改變終端標記
    // consider thread->_SleepEvent->reset() ... optional optimization
  }

  return interrupted;
}
```

響應中斷 - 處理InterruptedException

一般策略如下

傳遞異常，使當前方法也成為可中斷的

恢復中斷狀態，使得調用棧中的上層代碼能夠對其進行處理

處理不可中斷的阻塞

并非所有的可阻塞方法或者阻塞機制都能響應中斷，停止線程的方法類似于中斷

Java.io中的Socket I/O。InputStream和OutputStream中的read和write等不會響應中斷，可以關閉底層的套接字拋出SocketException

Java.io中的同步I/O。大多數的標準的channel都實現了InterruptibleChannel,它內部一般都是拋出ClosedByInterruptException,并關閉鏈路

Selector的異步I/O。阻塞在了Selector.select，通過調用wakeup或者close來提前返回。

獲取某個鎖。由于線程等待某個內置鎖，它會認為自己能等到，所以不會處理中斷，通過Lock的lockInterruptibly可以同時實現等待鎖并且響應中斷

Thread.stop本身是不安全的。停止一個線程會釋放它所有的鎖的監視器，如果有任何一個受這些監視器保護的對象出現了狀態不一致，其它的線程也會以不一致的狀態查看這個對象，其它線程在這個對象上的任何操作都是無法預料的
為什么廢棄了Thread.stop

關閉

應用程序準備退出時，這些服務所擁有的線程也應該結束。
ExecutorService提供了兩種方法：shutdown和shutdownNow

shutdown在執行完隊列中的所有任務之后，才關閉，它并不會接收新的任務

shutdownNow則是立馬關閉正在執行的任務，并返回還沒有開始的任務

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