月份: 2020 年 9 月

Java 多線程基礎（十）interrupt()和線程終止方式

一、interrupt() 介紹

interrupt() 定義在 Thread 類中，作用是中斷本線程。

本線程中斷自己是被允許的；其它線程調用本線程的 interrupt() 方法時，會通過 checkAccess() 檢查權限。這有可能拋出 SecurityException 異常。
如果本線程是處於阻塞狀態：調用線程的 wait() , wait(long) 或 wait(long, int) 會讓它進入等待(阻塞)狀態，或者調用線程的 join()，join(long)，join(long, int)，sleep(long)，sleep(long, int) 也會讓它進入阻塞狀態。若線程在阻塞狀態時，調用了它的 interrupt() 方法，那麼它的“中斷狀態”會被清除並且會收到一個 InterruptedException 異常。例如，線程通過 wait() 進入阻塞狀態，此時通過 interrupt() 中斷該線程；調用 interrupt() 會立即將線程的中斷標記設為 true，但是由於線程處於阻塞狀態，所以該“中斷標記”會立即被清除為 “false”，同時，會產生一個 InterruptedException 的異常。
如果線程被阻塞在一個 Selector 選擇器中，那麼通過 interrupt() 中斷它時；線程的中斷標記會被設置為 true，並且它會立即從選擇操作中返回。
如果不屬於前面所說的情況，那麼通過 interrupt() 中斷線程時，它的中斷標記會被設置為 true。
中斷一個“已終止的線程”不會產生任何操作。

二、線程終止方式

Thread中的 stop() 和 suspend() 方法，由於固有的不安全性，已經建議不再使用！
下面，我先分別討論線程在“阻塞狀態”和“運行狀態”的終止方式，然後再總結出一個通用的方式。

（一）、終止處於“阻塞狀態”的線程.

通常，我們通過“中斷”方式終止處於“阻塞狀態”的線程。
當線程由於被調用了 sleep(),，wait()，join() 等方法而進入阻塞狀態；若此時調用線程的 interrupt() 將線程的中斷標記設為 true。由於處於阻塞狀態，中斷標記會被清除，同時產生一個InterruptedException 異常。將 InterruptedException 放在適當的位置就能終止線程，形式如下：

public void run() {
    try {
        while (true) {
            // 執行業務
        }
    } catch (InterruptedException ie) {  
        // 由於產生InterruptedException異常，退出while(true)循環，線程終止！
    }
}

說明：

在while(true)中不斷的執行業務代碼，當線程處於阻塞狀態時，調用線程的 interrupt() 產生 InterruptedException 中斷。中斷的捕獲在 while(true) 之外，這樣就退出了 while(true) 循環！

注意：

對 InterruptedException 的捕獲務一般放在 while(true) 循環體的外面，這樣，在產生異常時就退出了 while(true) 循環。否則，InterruptedException 在 while(true) 循環體之內，就需要額外的添加退出處理。形式如下： 

public void run() {
    while (true) {
        try {
            // 執行任務...
        } catch (InterruptedException ie) {  
            // InterruptedException在while(true)循環體內。
            // 當線程產生了InterruptedException異常時，while(true)仍能繼續運行！需要手動退出
            break;
        }
    }
}

說明：

上面的 InterruptedException 異常的捕獲在 whle(true) 之內。當產生 InterruptedException 異常時，被 catch 處理之外，仍然在 while(true) 循環體內；要退出 while(true) 循環體，需要額外的執行退出while(true) 的操作。

（二）、終止處於“運行狀態”的線程

通常，我們通過“標記”方式終止處於“運行狀態”的線程。其中，包括“中斷標記”和“額外添加標記”。

1、通過“中斷標記”終止線程

public void run() {
    while (!isInterrupted()) {
        // 執行任務...
    }
}

說明：

isInterrupted() 是判斷線程的中斷標記是不是為 true。當線程處於運行狀態，並且我們需要終止它時；可以調用線程的 interrupt() 方法，使用線程的中斷標記為 true，即 isInterrupted() 會返回true。此時，就會退出while循環。
注意：interrupt() 並不會終止處於“運行狀態”的線程！它會將線程的中斷標記設為 true。

2、通過“額外添加標記”終止線程

private volatile boolean flag= true;
protected void stopTask() {
    flag = false;
}
public void run() {
    while (flag) {
        // 執行任務...
    }
}

說明：

線程中有一個 flag 標記，它的默認值是 true；並且我們提供 stopTask() 來設置 flag 標記。當我們需要終止該線程時，調用該線程的 stopTask() 方法就可以讓線程退出 while 循環。
注意：將 flag 定義為 volatile 類型，是為了保證 flag 的可見性。即其它線程通過 stopTask() 修改了 flag 之後，本線程能看到修改后的 flag 的值。

（三）、通過方式

綜合線程處於“阻塞狀態”和“運行狀態”的終止方式，比較通用的終止線程的形式如下：

public void run() {
    try {
        // 1. isInterrupted()保證，只要中斷標記為true就終止線程。
        while (!isInterrupted()) {
            // 執行任務...
        }
    } catch (InterruptedException ie) {  
        // 2. InterruptedException異常保證，當InterruptedException異常產生時，線程被終止。
    }
}

1、isInterrupted()保證，只要中斷標記為 true 就終止線程。

2、InterruptedException 異常保證，當 InterruptedException 異常產生時，線程被終止。

三、示例

public class InterruptTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Thread t1 = new MyThread("t1"); // 新建線程t1
            System.out.println(t1.getName() + "[" + t1.getState() + "] is new.");
            
            t1.start();// 啟動線程t1
            System.out.println(t1.getName() + "[" + t1.getState() + "] is started.");
            
            Thread.sleep(300);// 休眠300毫秒，然後主線程給t1發“中斷”指令，查看t1狀態
            t1.interrupt();
            System.out.println(t1.getName() + "[" + t1.getState() + "] is interrupted.");
            
            Thread.sleep(300);// 休眠300毫秒，然後查看t1狀態
            System.out.println(t1.getName() + "[" + t1.getState() + "] is interrupted now.");
        }catch(InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
class MyThread extends Thread{
    public MyThread(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            int i = 0;
            while(!isInterrupted()) {
                Thread.sleep(100);// 休眠100毫秒
                ++i;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "[" + this.getState() + "] loop " + i);
            }
        }catch(InterruptedException e) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "[" + this.getState() + "] catch InterruptedException");
        }
    }
}

// 運行結果
t1 [ NEW ] is new.
t1 [ RUNNABLE ] is started.
t1 [ RUNNABLE ] loop 1
t1 [ RUNNABLE ] loop 2
t1 [ RUNNABLE ] loop 3
t1 [ RUNNABLE ] catch InterruptedException
t1 [ TERMINATED ] is interrupted.
t1 [ TERMINATED ] is interrupted now.

說明：

①、主線程 main 中通過 new MyThread(“t1”) 創建線程 t1，之後通過 t1.start() 啟動線程 t1。
②、t1 啟動之後，會不斷的檢查它的中斷標記，如果中斷標記為“false”；則休眠 100ms。
③、t1 休眠之後，會切換到主線程main；主線程再次運行時，會執行t1.interrupt()中斷線程t1。t1收到中斷指令之後，會將t1的中斷標記設置“false”，而且會拋出 InterruptedException 異常。在 t1 的 run() 方法中，是在循環體 while 之外捕獲的異常；因此循環被終止。

我們對上面的結果進行小小的修改，將run()方法中捕獲InterruptedException異常的代碼塊移到while循環體內。

public class InterruptTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Thread t1 = new MyThread("t1"); // 新建線程t1
            System.out.println(t1.getName() + " [ " + t1.getState() + " ] is new.");
            
            t1.start();// 啟動線程t1
            System.out.println(t1.getName() + " [ " + t1.getState() + " ] is started.");
            
            Thread.sleep(300);// 休眠300毫秒，然後主線程給t1發“中斷”指令，查看t1狀態
            t1.interrupt();
            System.out.println(t1.getName() + " [ " + t1.getState() + " ] is interrupted.");
            
            Thread.sleep(300);// 休眠300毫秒，然後查看t1狀態
            System.out.println(t1.getName() + " [ " + t1.getState() + " ] is interrupted now.");
        }catch(InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
    }
}
class MyThread extends Thread{
    public MyThread(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        while(!isInterrupted()) {
            try {
                Thread.sleep(100); // 休眠100ms
            } catch (InterruptedException ie) {  
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" [ "+this.getState()+" ] catch InterruptedException.");  
            }
            i++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" [ "+this.getState()+" ] loop " + i);  
        }
    }
}

// 運行結果
t1 [ NEW ] is new.
t1 [ RUNNABLE ] is started.
t1 [ RUNNABLE ] loop 1
t1 [ RUNNABLE ] loop 2
t1 [ TIMED_WAITING ] is interrupted.
t1 [ RUNNABLE ] catch InterruptedException.
t1 [ RUNNABLE ] loop 3
t1 [ RUNNABLE ] loop 4
t1 [ RUNNABLE ] loop 5
t1 [ RUNNABLE ] loop 6
t1 [ RUNNABLE ] is interrupted now.
t1 [ RUNNABLE ] loop 7
...... // 無限循環

說明：

程序進入了死循環了。

這是因為，t1在“等待(阻塞)狀態”時，被 interrupt() 中斷；此時，會清除中斷標記（即 isInterrupted() 會返回 false），而且會拋出 InterruptedException 異常（該異常在while循環體內被捕獲）。因此，t1理所當然的會進入死循環了。
解決該問題，需要我們在捕獲異常時，額外的進行退出 while 循環的處理。例如，在 MyThread 的 catch(InterruptedException) 中添加 break 或 return 就能解決該問題。

下面是通過“額外添加標記”的方式終止“狀態狀態”的線程的示例：

public class InterruptTest {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            MyThread t1 = new MyThread("t1"); // 新建線程t1
            System.out.println(t1.getName() + " [ " + t1.getState() + " ] is new.");
            
            t1.start();// 啟動線程t1
            System.out.println(t1.getName() + " [ " + t1.getState() + " ] is started.");
            
            Thread.sleep(300);// 休眠300毫秒，然後主線程給t1發“中斷”指令，查看t1狀態
            t1.stopTask();
            System.out.println(t1.getName() + " [ " + t1.getState() + " ] is interrupted.");
            
            Thread.sleep(300);// 休眠300毫秒，然後查看t1狀態
            System.out.println(t1.getName() + " [ " + t1.getState() + " ] is interrupted now.");
        }catch(InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
    }
}
class MyThread extends Thread{
    private volatile boolean flag = true;
    public void stopTask() {
        flag = false;
    }
    public MyThread(String name) {
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        synchronized (this) {
            int i = 0;
            while(flag) {
                try {
                    Thread.sleep(100); // 休眠100ms
                } catch (InterruptedException ie) {  
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" [ "+this.getState()+" ] catch InterruptedException.");  
                    break;
                }
                i++;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" [ "+this.getState()+" ] loop " + i);  
            }
        }
        
    }
}

// 運行結果
t1 [ NEW ] is new.
t1 [ RUNNABLE ] is started.
t1 [ RUNNABLE ] loop 1
t1 [ RUNNABLE ] loop 2
t1 [ RUNNABLE ] loop 3
t1 [ RUNNABLE ] is interrupted.
t1 [ TERMINATED ] is interrupted now.

四、interrupted() 和 isInterrupted()的區別

interrupted() 和 isInterrupted()都能夠用於檢測對象的“中斷標記”。
區別是，interrupted() 除了返回中斷標記之外，它還會清除中斷標記（即將中斷標記設為 false）；而 isInterrupted() 僅僅返回中斷標記。

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去年的人口普查資料顯示，島上居民已增至7750人，比數十年前多出一倍以上。

此外，人潮除了破壞文化樣貌和生態平衡，也使當地的基礎服務瀕臨極限。當地政府的環境顧問古特雷茲（Ana Maria Gutierrez）舉例說明，復活島居民10年前每年約產生1.5噸廢棄物，但如今一天就高達2.5噸，因為居民的環保意識相當薄弱。

市長艾德蒙茲一方面認同新法是「好的開始」，但另一方面卻直指新法「規模太小」，不足以保護島上文化、遺產和特色，甚至指稱許多拉帕努伊人企盼的是，全面禁止新住民到來。

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