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在JAVA中,通过其对线程类的内嵌支持,编程人员编写多线程程序是很简易的。然而,在编程人员面前,多线程呈现出了一组新的难题,如果没有被恰当的解 决,将导致意外的行为以及细微的、难以发现的错误。
在本篇文章中,我们针对这些难题之一:如何中断一个正在运行的线程。
背景
中断(Interrupt)一个线程意味着在该线程完成任务之前停止其正在进行的一切,有效地中止其当前的操作。线程是死亡、还是等待新的任务或是继续运 行至下一步,就取决于这个程序。虽然初次看来它可能显得简单,但是,你必须进行一些预警以实现期望的结果。你最好还是牢记以下的几点告诫。
首先,忘掉Thread.stop方法。虽然它确实停止了一个正在运行的线程,然而,这种方法是不安全也是不受提倡的,这意味着,在未来的JAVA版本 中,它将不复存在。
一些轻率的家伙可能被另一种方法Thread.interrupt所迷惑。尽管,其名称似乎在暗示着什么,然而,这种方法并不会中断一个正在运行的线程 (待会将进一步说明),正如ListingA中描述的那样。它创建了一个线程,并且试图使用Thread.interrupt方法停止该线程。 Thread.sleep()方法的调用,为线程的初始化和中止提供了充裕的时间。线程本身并不参与任何有用的操作。
ListingA
java 代码
classExample1extendsThread{
booleanstop=false;
publicstaticvoidmain(Stringargs[])throwsException{
Example1thread=newExample1();
System.out.println("Startingthread...");
thread.start();
Thread.sleep(3000);
System.out.println("Interruptingthread...");
thread.interrupt();
Thread.sleep(3000);
System.out.println("Stoppingapplication...");
//System.exit(0);
}
publicvoidrun(){
while(!stop){
System.out.println("Threadisrunning...");
longtime=System.currentTimeMillis();
while((System.currentTimeMillis()-time<1000)){
}
}
System.out.println("Threadexitingunderrequest...");
}
}
如果你运行了ListingA中的代码,你将在控制台看到以下输出:
Startingthread...
Threadisrunning...
Threadisrunning...
Threadisrunning...
Interruptingthread...
Threadisrunning...
Threadisrunning...
Threadisrunning...
Stoppingapplication...
Threadisrunning...
Threadisrunning...
Threadisrunning...
...............................
甚至,在Thread.interrupt()被调用后,线程仍然继续运行。
真正地中断一个线程
中断线程最好的,最受推荐的方式是,使用共享变量(sharedvariable)发出信号,告诉线程必须停止正在运行的任务。线程必须周期性 的核查这一变量(尤其在冗余操作期间),然后有秩序地中止任务。ListingB描述了这一方式。
ListingB
java 代码
classExample2extendsThread{
volatilebooleanstop=false;
publicstaticvoidmain(Stringargs[])throwsException{
Example2thread=newExample2();
System.out.println("Startingthread...");
thread.start();
Thread.sleep(3000);
System.out.println("Askingthreadtostop...");
thread.stop=true;
Thread.sleep(3000);
System.out.println("Stoppingapplication...");
//System.exit(0);
}
publicvoidrun(){
while(!stop){
System.out.println("Threadisrunning...");
longtime=System.currentTimeMillis();
while((System.currentTimeMillis()-time<1000)&&(!stop)){
}
}
System.out.println("Threadexitingunderrequest...");
}
}
运行ListingB中的代码将产生如下输出(注意线程是如何有秩序的退出的)
Startingthread...
Threadisrunning...
Threadisrunning...
Threadisrunning...
Askingthreadtostop...
Threadexitingunderrequest...
Stoppingapplication...
虽然该方法要求一些编码,但并不难实现。同时,它给予线程机会进行必要的清理工作,这在任何一个多线程应用程序中都是绝对需要的。请确认将共享变量 定义成volatile类型或将对它的一切访问封入同步的块/方法(synchronizedblocks/methods)中。
到目前为止一切顺利!但是,当线程等待某些事件发生而被阻塞,又会发生什么?当然,如果线程被阻塞,它便不能核查共享变量,也就不能停止。这在许多情况下 会发生,例如调用Object.wait()、ServerSocket.accept()和DatagramSocket.receive()时,这里 仅举出一些。
他们都可能永久的阻塞线程。即使发生超时,在超时期满之前持续等待也是不可行和不适当的,所以,要使用某种机制使得线程更早地退出被阻塞的状态。
很不幸运,不存在这样一种机制对所有的情况都适用,但是,根据情况不同却可以使用特定的技术。在下面的环节,我将解答一下最普遍的例子。
使用Thread.interrupt()中断线程
正如ListingA中所描述的,Thread.interrupt()方法不会中断一个正在运行的线程。这一方法实际上完成的是,在线程受到阻塞 时抛出一个中断信号,这样线程就得以退出阻塞的状态。更确切的说,如果线程被Object.wait,Thread.join和 Thread.sleep三种方法之一阻塞,那么,它将接收到一个中断异常(InterruptedException),从而提早地终结被阻塞状态。
因此,如果线程被上述几种方法阻塞,正确的停止线程方式是设置共享变量,并调用interrupt()(注意变量应该先设置)。如果线程没有被阻塞,这时调用interrupt()将不起作用;否则,线 程就将得到异常(该线程必须事先预备好处理此状况),接着逃离阻塞状态。在任何一种情况中,最后线程都将检查共享变量然后再 停止。ListingC这个示例描述了该技术。
ListingC
java 代码
java 代码
classExample3extendsThread{
volatilebooleanstop=false;
publicstaticvoidmain(Stringargs[])throwsException{
Example3thread=newExample3();
System.out.println("Startingthread...");
thread.start();
Thread.sleep(3000);
System.out.println("Askingthreadtostop...");
thread.stop=true;//如果线程阻塞, 将不会检查此变量
thread.interrupt();
Thread.sleep(3000);
System.out.println("Stoppingapplication...");
//System.exit(0);
}
publicvoidrun(){
while(!stop){
System.out.println("Threadrunning...");
try{
Thread.sleep(1000);
}catch(InterruptedExceptione){
System.out.println("Threadinterrupted...");
}
}
System.out.println("Threadexitingunderrequest...");
}
}
一旦ListingC中的Thread.interrupt()被调用,线程便收到一个异常,于是逃离了阻塞状态并确定应该停止。运行以上代码将 得到下面的输出:
Startingthread...
Threadrunning...
Threadrunning...
Threadrunning...
Askingthreadtostop...
Threadinterrupted...
Threadexitingunderrequest...
Stoppingapplication...
中断I/O操作
然而,如果线程在I/O操作进行时被阻塞,又会如何?I/O操作可以阻塞线程一段相当长的时间,特别是牵扯到网络应用时。例如,服务器可能需要等 待一个请求(request),又或者,一个网络应用程序可能要等待远端主机的响应。
如果你正使用通道(channels)(这是在Java1.4中引入的新的I/OAPI),那么被阻塞的线程将收到一个 ClosedByInterruptException异常。如果情况是这样,其代码的逻辑和第三个例子中的是一样的,只是异常不同而已。
但是,你可能正使用Java1.0之前就存在的传统的I/O,而且要求更多的工作。既然这样,Thread.interrupt()将不起作用,因为线程 将不会退出被阻塞状态。ListingD描述了这一行为。尽管interrupt()被调用,线程也不会退出被阻塞状态
ListingD
java 代码
importjava.io.*;
classExample4extendsThread{
publicstaticvoidmain(Stringargs[])throwsException{
Example4thread=newExample4();
System.out.println("Startingthread...");
thread.start();
Thread.sleep(3000);
System.out.println("Interruptingthread...");
thread.interrupt();
Thread.sleep(3000);
System.out.println("Stoppingapplication...");
//System.exit(0);
}
publicvoidrun(){
ServerSocketsocket;
try{
socket=newServerSocket(7856);
}catch(IOExceptione){
System.out.println("Couldnotcreatethesocket...");
return;
}
while(true){
System.out.println("Waitingforconnection...");
try{
Socketsock=socket.accept();
}catch(IOExceptione){
System.out.println("accept()failedorinterrupted...");
}
}
}
}
很幸运,Java平台为这种情形提供了一项解决方案,即调用阻塞该线程的套接字的close()方法。在这种情形下,如果线程被I/O操作阻塞,该线程将 接收到一个SocketException异常,这与使用interrupt()方法引起一个InterruptedException异常被抛出非常相 似。
唯一要说明的是,必须存在socket的引用(reference),只有这样close()方法才能被调用。这意味着socket对象必须被共享。 ListingE描述了这一情形。运行逻辑和以前的示例是相同的。
ListingE
java 代码
importjava.net.*;
importjava.io.*;
classExample5extendsThread{
volatilebooleanstop=false;
volatileServerSocketsocket;
publicstaticvoidmain(Stringargs[])throwsException{
Example5thread=newExample5();
System.out.println("Startingthread...");
thread.start();
Thread.sleep(3000);
System.out.println("Askingthreadtostop...");
thread.stop=true;
thread.socket.close();
Thread.sleep(3000);
System.out.println("Stoppingapplication...");
//System.exit(0);
}
publicvoidrun(){
try{
socket=newServerSocket(7856);
}catch(IOExceptione){
System.out.println("Couldnotcreatethesocket...");
return;
}
while(!stop){
System.out.println("Waitingforconnection...");
try{
Socketsock=socket.accept();
}catch(IOExceptione){
System.out.println("accept()failedorinterrupted...");
}
}
System.out.println("Threadexitingunderrequest...");
}
}
以下是运行ListingE中代码后的输出:
Startingthread...
Waitingforconnection...
Askingthreadtostop...
accept()failedorinterrupted...
Threadexitingunderrequest...
Stoppingapplication...
多线程是一个强大的工具,然而它正呈现出一系列难题。其中之一是如何中断一个正在运行的线程。如果恰当地实现,使用上述技术中断线程将比使用Java平台 上已经提供的内嵌操作更为简单。
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