深入分析Java线程中断机制-java 超时机制实现

Thread.interrupt真的能中断线程吗

在平时的开发过程中，相信都会使用到多线程，在使用多线程时，大家也会遇到各种各样的问题，今天我们就来说说一个多线程的问题——线程中断。在 java中启动线程非常容易，大多数情况下我是让一个线程执行完自己的任务然后自己停掉，但是有时候我们需要取消某个操作，比如你在网络下载时，有时候需要取消下载。实现线程的安全中断并不是一件容易的事情，因为Java并不支持安全快速中断线程的机制，这里估计很多同学就会说了，java不是提供了Thread.interrupt 方法中断线程吗，好吧，我们今天就从这个方法开始说起。

但是调用此方法线程真的会停止吗？我们写个demo看看就知道了。

public class Main { 
  private static final String TAG = "Main"; 
  public static void main(String[] args) { 
    Thread t=new Thread(new NRunnable()); 
    t.start(); 
    System.out.println("is start......."); 
    try { 
      Thread.sleep(3000); 
    } catch (InterruptedException e) { 
 
    } 
 
    t.interrupt(); 
    System.out.println("is interrupt......."); 
 
  } 
 
  public static class NRunnable implements Runnable 
  { 
 
    @Override 
    public void run() { 
      while(true) 
      { 
        System.out.println("我没有种中断"); 
        try { 
          Thread.sleep(1000); 
        } catch (InterruptedException e) { 
 
        } 
      } 
    } 
 
  } 
}

如果interrutp方法能够中断线程，那么在打印了is interrupt…….之后应该是没有log了，我们看看执行结果吧

is start.......
我没有种中断
我没有种中断
我没有种中断
我没有种中断
我没有种中断
is interrupt.......
我没有种中断
我没有种中断
我没有种中断
我没有种中断
我没有种中断
....

通过结果可以发现子线程并没有中断

所以 Thread.interrupt() 方法并不能中断线程，该方法仅仅告诉线程外部已经有中断请求，至于是否中断还取决于线程自己。在Thread类中除了interrupt（） 方法还有另外两个非常相似的方法：interrupted 和 isInterrupted 方法，下面来对这几个方法进行说明：

interrupt 此方法是实例方法，用于告诉此线程外部有中断请求，并且将线程中的中断标记设置为true
interrupted 此方法是类方法，测试当前线程是否已经中断。线程的中断状态由该方法清除。换句话说，如果连续两次调用该方法，则第二次调用将返回 false（在***次调用已清除了其中断状态之后，且第二次调用检验完中断状态前，当前线程再次中断的情况除外）。
isInterrupted 此方法是实例方法测试线程是否已经中断。线程的中断状态不受该方法的影响。线程中断被忽略，因为在中断时不处于活动状态的线程将由此返回 false 的方法反映出来

处理线程中断的常用方法

设置取消标记

还是用上面的例子，只不过做了些修改

public static void main(String[] args) { 
    NRunnable run=new NRunnable(); 
    Thread t=new Thread(run); 
    t.start(); 
    System.out.println("is start......."); 
    try { 
      Thread.sleep(3000); 
    } catch (InterruptedException e) { 
 
    } 
    run.cancel(); 
    System.out.println("cancel ..."+System.currentTimeMillis()); 
  } 
 
  public static class NRunnable implements Runnable 
  { 
    public boolean isCancel=false; 
 
    @Override 
    public void run() { 
      while(!isCancel) 
      { 
        System.out.println("我没有种中断"); 
        try { 
          Thread.sleep(10000); 
        } catch (InterruptedException e) { 
 
        } 
      } 
      System.out.println("我已经结束了..."+System.currentTimeMillis()); 
    } 
 
    public void cancel() 
    { 
      this.isCancel=true; 
    } 
 
  }

执行结果如下：

is start.......
我没有种中断
cancel ...1438396915809
我已经结束了...1438396922809

通过结果，我们发现线程确实已经中断了，但是细心的同学应该发现了一个问题，调用cancel方法和***线程执行完毕之间隔了好几秒的时间，也就是说线程不是立马中断的，我们下面来分析一下原因：

子线程退出的条件是while循环结束，也就是cancel标示设置为true，但是当我们调用cancel方法将calcel标记设置为true 时，while循环里面有一个耗时操作(sleep方法模拟)，只有等待耗时操作执行完毕后才会去检查这个标记，所以cancel方法和线程退出中间有时间间隔。

通过interrupt 和 isinterrupt 方法来中断线程

public static void main(String[] args) { 
    Thread t=new NThread(); 
    t.start(); 
    System.out.println("is start......."); 
    try { 
      Thread.sleep(3000); 
    } catch (InterruptedException e) { 
 
    } 
    System.out.println("start interrupt..."+System.currentTimeMillis()); 
    t.interrupt(); 
    System.out.println("end interrupt ..."+System.currentTimeMillis()); 
  } 
 
  public static class NThread extends Thread 
  { 
 
    @Override 
    public void run() { 
      while(!this.isInterrupted()) 
      { 
        System.out.println("我没有种中断"); 
        try { 
          Thread.sleep(10000); 
        } catch (InterruptedException e) { 
          Thread.currentThread().interrupt(); 
        } 
      } 
      System.out.println("我已经结束了..."+System.currentTimeMillis()); 
    } 
 
  } 
}

运行结果如下：

is start.......
我没有种中断
start interrupt...1438398800110
我已经结束了...1438398800110
end interrupt ...1438398800110

这次是立马中断的，但是这种方法是由局限性的，这种方法仅仅对于会抛出InterruptedException 异常的任务时有效的，比如java中的sleep、wait 等方法，对于不会抛出这种异常的任务其效果其实和***种方法是一样的，都会有延迟性，这个例子中还有一个非常重要的地方就是cache语句中，我们调用了Thread.currentThread().interrupt() 我们把这句代码去掉，运行你会发现这个线程无法终止，因为在抛出InterruptedException 的同时，线程的中断标志被清除了，所以在while语句中判断当前线程是否中断时，返回的是false.针对InterruptedException 异常，我想说的是：一定不能再catch语句块中什么也不干，如果你实在不想处理，你可以将异常抛出来，让调用抛异常的方法也成为一个可以抛出InterruptedException 的方法，如果自己要捕获此异常，那么***在cache语句中调用 Thread.currentThread().interrupt(); 方法来让高层只要中断请求并处理该中断。

对于上述两种方法都有其局限性，***种方法只能处理那种工作量不大，会频繁检查循环标志的任务，对于第二种方法适合用于抛出InterruptedException的代码。也就是说***种和第二种方法支持的是支持中断的线程任务，那么不支持中断的线程任务该怎么做呢。

例如如果一个线程由于同步进行I／Ｏ操作导致阻塞，中断请求不会抛出InterruptedException　，我们该如何中断此线程呢。

处理不支持中断的线程中断的常用方法

改写线程的interrupt方法

public static class ReaderThread extends Thread 
{ 
   public static final int BUFFER_SIZE=512; 
   Socket socket; 
   InputStream is; 
 
   public ReaderThread(Socket socket) throws IOException 
   { 
     this.socket=socket; 
     is=this.socket.getInputStream(); 
   } 
 
   @Override 
  public void interrupt() { 
     try 
     { 
       socket.close(); 
     }catch(IOException e) 
     { 
 
     }finally 
     { 
       super.interrupt(); 
     } 
    super.interrupt(); 
  } 
   @Override 
  public void run() { 
     try 
     { 
       byte[]buf=new byte[BUFFER_SIZE]; 
       while(true) 
       { 
         int count=is.read(buf); 
         if(count<0) 
           break; 
         else if(count>0) 
         { 
 
         } 
       } 
     }catch(IOException e) 
     { 
 
     } 
  } 
} 
}

例如在上面的例子中，改写了Thread的interrupt 方法，当调用interrupt 方法时，会关闭socket，如果此时read方法阻塞，那么会抛出IOException 此时线程任务也就结束了。

以上方法是通过改写线程的interrupt 方法实现，那么对于使用线程池的任务该怎么中断呢。

改写线程池的newTaskFor方法

通常我们向线程池中加入一个任务采用如下形式：

Future<?> future=executor.submit(new Runnable(){ 
      @Override 
      public void run() { 
 
      } 
    }); 
 
取消任务时，调用的是future的cancel方法，其实在cancel方法中调用的是线程的interrupt方法。所以对于不支持中断的任务cancel也是无效的，下面我们看看submit方法里面干了上面吧 
 
    public Future<?> submit(Runnable task) { 
        if (task == null) throw new NullPointerException(); 
        RunnableFuture<Void> ftask = newTaskFor(task, null); 
        execute(ftask); 
        return ftask; 
    } 
 
这里调用的是AbstractExecutorService 的newTaskFor方法，那么我们能不能改写ThreadPoolExecutor的newTaskFor方法呢，接下来看我在处理吧 
 
定义一个基类，所有需要取消的任务继承这个基类 
 
public interface CancelableRunnable<T> extends Runnable { 
 
  public void cancel(); 
  public RunnableFuture<T> newTask(); 
 
} 
 
将上面的ReaderThread改为继承这个类 
 
 public static class ReaderThread implements CancelableRunnable<Void> 
  { 
    public static final int BUFFER_SIZE=512; 
    Socket socket; 
    InputStream is; 
 
    public ReaderThread(Socket socket) throws IOException 
    { 
      this.socket=socket; 
      is=this.socket.getInputStream(); 
    } 
 
    @Override 
   public void run() { 
      try 
      { 
        byte[]buf=new byte[BUFFER_SIZE]; 
        while(true) 
        { 
          int count=is.read(buf); 
          if(count<0) 
            break; 
          else if(count>0) 
          { 
 
          } 
        } 
      }catch(IOException e) 
      { 
 
      } 
   } 
 
    @Override 
    public void cancel() { 
      try { 
        socket.close(); 
      } catch (IOException e) { 
 
      } 
    } 
 
    @Override 
    public RunnableFuture<Void> newTask() { 
      return new FutureTask<Void>(this,null) 
          { 
            @Override 
            public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) { 
              return super.cancel(mayInterruptIfRunning); 
              if(ReaderThread.this instanceof CancelableRunnable)) 
              { 
                ((CancelableRunnable)(ReaderThread.this)).cancel(); 
              }else 
              { 
                super.cancel(mayInterruptIfRunning); 
              } 
            } 
          }; 
 
    } 
}

当你调用future的cancel的方法时，它会关闭socket，最终导致read方法异常，从而终止线程任务。