Thread之八：interrupt中断

Java中断机制是一种协作机制，也就是说通过中断并不能直接终止另一个线程，它只是要求被中断线程在合适的时机中断自己，这需要被中断的线程自己处理中断。这好比是家里的父母叮嘱在外的子女要注意身体，但子女是否注意身体，怎么注意身体则完全取决于自己。

一、 中断状态的管理

一般说来，当可能阻塞的方法声明中有抛出InterruptedException则暗示该方法是可中断的，如BlockingQueue#put、BlockingQueue#take、Object#wait、Thread#sleep、condition.await以及可中断的通道上的 I/O 操作方法等，如果程序捕获到这些可中断的阻塞方法抛出的InterruptedException或检测到中断后，这些中断信息该如何处理？一般有以下两个通用原则：
如果遇到的是可中断的阻塞方法抛出InterruptedException，可以继续向方法调用栈的上层抛出该异常，如果是检测到中断，则可清除中断状态并抛出InterruptedException，使当前方法也成为一个可中断的方法。
若有时候不太方便在方法上抛出InterruptedException，比如要实现的某个接口中的方法签名上没有throws InterruptedException，这时就可以捕获可中断方法的InterruptedException并通过Thread.currentThread.interrupt()来重新设置中断状态。如果是检测并清除了中断状态，亦是如此。
一般的代码中，尤其是作为一个基础类库时，绝不应当吞掉中断，即捕获到InterruptedException后在catch里什么也不做，清除中断状态后又不重设中断状态也不抛出InterruptedException等。因为吞掉中断状态会导致方法调用栈的上层得不到这些信息。
当然，凡事总有例外的时候，当你完全清楚自己的方法会被谁调用，而调用者也不会因为中断被吞掉了而遇到麻烦，就可以这么做。
总得来说，就是要让方法调用栈的上层获知中断的发生。假设你写了一个类库，类库里有个方法amethod，在amethod中检测并清除了中断状态，而没有抛出InterruptedException，作为amethod的用户来说，他并不知道里面的细节，如果用户在调用amethod后也要使用中断来做些事情，那么在调用amethod之后他将永远也检测不到中断了，因为中断信息已经被amethod清除掉了。如果作为用户，遇到这样有问题的类库，又不能修改代码，那该怎么处理？只好在自己的类里设置一个自己的中断状态，在调用interrupt方法的时候，同时设置该状态，这实在是无路可走时才使用的方法。
注意：synchronized在获锁的过程中是不能被中断的，意思是说如果产生了死锁，则不可能被中断（请参考后面的测试例子）。与synchronized功能相似的reentrantLock.lock()方法也是一样，它也不可中断的，即如果发生死锁，那么reentrantLock.lock()方法无法终止，如果调用时被阻塞，则它一直阻塞到它获取到锁为止。但是如果调用带超时的tryLock方法reentrantLock.tryLock(long timeout, TimeUnit unit)，那么如果线程在等待时被中断，将抛出一个InterruptedException异常，这是一个非常有用的特性，因为它允许程序打破死锁。你也可以调用reentrantLock.lockInterruptibly()方法，它就相当于一个超时设为无限的tryLock方法。

二、中断线程（方法）

2.1、java.lang.Thread类提供了几个方法来操作这个中断状态：

interrupt()不能中断在运行中的线程，它只能改变中断状态而已。

即上面状态图中的：“等待Blocked”-->“锁定Blocked”

1、interrupt()
interrupt方法用于中断线程。调用该方法的线程的状态为将被置为"中断"状态。
注意：线程中断仅仅是置线程的中断状态位，不会停止线程。需要用户自己去监视线程的状态为并做处理。支持线程中断的方法（也就是线程中断后会抛出interruptedException的方法）就是在监视线程的中断状态，一旦线程的中断状态被置为“中断状态”，就会抛出中断异常。

2、interrupted()

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

该方法就是直接调用当前线程的isInterrupted(true)的方法。静态方法interrupted会将当前线程的中断状态清除，但这个方法的命名极不直观，很容易造成误解，需要特别注意。
3、isInterrupted()

    public boolean isInterrupted()
    {
        return isInterrupted(false);
    }
    private native boolean isInterrupted(boolean flag);

该方法却直接调用当前线程的native isInterrupted(false)的方法，不清除中断状态。

因此interrupted()和isInterrupted()这两个方法主要区别：这两个方法最终都会调用同一个方法-----isInterrupted( Boolean 参数)（重载方法,是私有的native方法），只不过参数固定为一个是true，一个是false；

由于第二个区别主要体现在调用的方法的参数上，让我们来看一看这个参数是什么含义：
先来看一看被调用的方法 isInterrupted(boolean arg)（Thread类中重载的方法）的定义：

private native boolean isInterrupted( boolean flag);

这个本地方法，看不到源码。作用是要清除状态位。如果这个参数为true，说明返回线程的状态位后，要清掉原来的状态位（恢复成原来情况）。这个参数为false，就是直接返回线程的状态位。

这两个方法很好区分，只有当前线程才能清除自己的中断位（对应interrupted()方法）

2.2、中断方法

2.2.1、interrupt()

　　interrupt()只是改变中断状态而已，interrupt()不会中断（不是停止线程）一个正在运行的线程。这一方法实际上完成的是，给线程抛出一个中断信号， 这样受阻线程就得以退出阻塞的状态（不会停止线程。需要用户自己去监视线程的状态为并做处理）。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。

• 如果线程是阻塞（Object.wait, Thread.join和Thread.sleep）的，则线程会自动检测中断，抛出中断异常（InterruptedException），给应用提供中断相宜的处理。
• 如果线程没有被阻塞，则线程不会帮助我们检测中断，需要我们手动进行中断检测，在检测到中断后，应用可以做相应的处理（同上）。如2.2.1.4中示例

或者可以简单总结一下中断两种情况：

• 一种是当线程处于阻塞状态或者试图执行一个阻塞操作时，我们可以使用实例方法interrupt()进行线程中断，执行中断操作后将会抛出interruptException异常(该异常必须捕捉无法向外抛出)并将中断状态复位；
• 另外一种是当线程处于运行状态时，我们也可调用实例方法interrupt()进行线程中断，但同时必须手动判断中断状态，并编写中断线程的代码(其实就是结束run方法体的代码)

例如：
线程A在执行sleep,wait,join时,线程B调用线程A的interrupt方法,的确这一个时候A会有InterruptedException 异常抛出来。 但这其实是在sleep,wait,join这些方法内部会不断检查中断状态的值,而自己抛出的InterruptedException。
如果线程A正在执行一些指定的操作时如赋值,for,while,if,调用方法等,都不会去检查中断状态,所以线程A不会抛出 InterruptedException,而会一直执行着自己的操作。当线程A终于执行到wait(),sleep(),join()时,才马上会抛出 InterruptedException.
若没有调用sleep(),wait(),join()这些方法,即没有在线程里自己检查中断状态自己抛出InterruptedException的话,那InterruptedException是不会被抛出来的。
注意1:当线程A执行到wait(),sleep(),join()时,抛出InterruptedException后，中断状态已经被系统复位了，线程A调用Thread.interrupted()返回的是false。

示例：interrupt()不能中断在运行中的线程，它只能改变中断状态而已。

package com.dxz;

public class InterruptionInJava implements Runnable {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread testThread = new Thread(new InterruptionInJava(), "InterruptionInJava");
        // start thread
        testThread.start();
        Thread.sleep(1000);
        // interrupt thread
        testThread.interrupt();
        
        System.out.println("main end");

    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                System.out.println("Yes,I am interruted,but I am still running");
            } else {
                System.out.println("not yet interrupted");
            }
        }
    }
}

 结果：

interrupt()不能中断在运行中的线程，它只能改变中断状态而已，那么，如何正确中断？既然是只能修改中断状态，那么我们应该针对中断状态做些什么？

修改代码，在状态判断中如上，添加一个return就ok了。但现实中，我们可能需要做的更通用，不禁又要发出天问，如何中断线程？答案是添加一个开关。

//...
if(Thread.currentThread().isInterrupted()){
                System.out.println("Yes,I am interruted,but I am still running");
                return;
//...

 

2.2.1.1. sleep() & interrupt()示例

线程A正在使用sleep()暂停着: Thread.sleep(100000);
如果要取消他的等待状态,可以在正在执行的线程里(比如这里是B)调用。

a.interrupt();
令线程A放弃睡眠操作,这里a是线程A对应到的Thread实例
当在sleep中时 线程被调用interrupt()时,就马上会放弃暂停的状态.并抛出InterruptedException.丢出异常的,是A线程。

package com.dxz.interrupt;


public class ThreadDemo1A extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println("线程a开始工作");
            sleep(30000);
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println(this.isInterrupted());
        }
    }
}


package com.dxz.interrupt;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadDemo1B {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadDemo1A threada = new ThreadDemo1A();
        threada.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        System.out.println("开始中断线程a");
        threada.interrupt();
    }
}

结果：

线程a开始工作
开始中断线程a
false

2.2.1.2. wait() & interrupt()示例

线程A调用了wait()进入了等待状态,也可以用interrupt()取消。
不过这时候要小心锁定的问题.线程在进入等待区,会把锁定解除,当对等待中的线程调用interrupt()时,会先重新获取锁定,再抛出异常。在获取锁定之前,是无法抛出异常的。

package com.dxz.interrupt;

public class ThreadDemo2A extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println("线程a开始工作");
            synchronized (this) {
                wait(30000);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println(this.isInterrupted());
        }
    }
}

package com.dxz.interrupt;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadDemo2B {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadDemo2A threada = new ThreadDemo2A();
        threada.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        System.out.println("开始中断线程a");
        threada.interrupt();
    }
}

结果：

线程a开始工作
开始中断线程a
false

2.2.1.3. join() & interrupt()示例

当线程以join()等待其他线程结束时,当它被调用interrupt()，它与sleep()时一样, 会马上跳到catch块里。注意，是对谁调用interrupt()方法,一定是调用被阻塞线程的interrupt方法.如在线程a中调用来线程t.join()，
则a会等t执行完后在执行t.join后的代码,当在线程b中调用a.interrupt()方法,则会抛出InterruptedException，当然线程t的join()也就被取消了。线程t还会继续运行下去。

package com.dxz.interrupt;

public class T extends Thread {

    public T(String s) {
        super(s);
    }
    
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("线程t开始进入死循环");
        for(;;);
    }
}

package com.dxz.interrupt;


public class ThreadDemo3A extends Thread {

    public ThreadDemo3A(String s) {
        super(s);
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println("线程a等待线程t执行");
            T t = new T("demo3t");
            t.start();
            t.join();
            System.out.println("线程a中的线程t已经结束");
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println(this.isInterrupted());
        }
    }

}
package com.dxz.interrupt;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadDemo3B  {

    public static void main(String[] args) {
        ThreadDemo3A threada = new ThreadDemo3A("demo3a");
        threada.start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("开始中断线程a");
        threada.interrupt();
        System.out.println("--------");
    }
    
}

结果：

线程a等待线程t执行
线程t开始进入死循环
开始中断线程a
--------
false

可以看到T线程在主线程结束了，还在运行。

2.2.1.4. 处于非阻塞状态的线程需要我们手动进行中断检测并结束程序--示例

package com.dxz.synchronize;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class InterruputThread {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    // 判断当前线程是否被中断
                    if (this.isInterrupted()) {
                        System.out.println("线程中断");
                        break;
                    }
                }

                System.out.println("已跳出循环,线程中断!");
            }
        };
        t1.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        t1.interrupt();
    }
}

结果：

线程中断
已跳出循环,线程中断!

2.2.2、类库中的有些类的方法也可能会调用中断

此外，类库中的有些类的方法也可能会调用中断，如FutureTask中的cancel方法，如果传入的参数为true，它将会在正在运行异步任务的线程上调用interrupt方法，如果正在执行的异步任务中的代码没有对中断做出响应，那么cancel方法中的参数将不会起到什么效果；又如ThreadPoolExecutor中的shutdownNow方法会遍历线程池中的工作线程并调用线程的interrupt方法来中断线程，所以如果工作线程中正在执行的任务没有对中断做出响应，任务将一直执行直到正常结束。

三、线程被中断的检测（判断）

判断某个线程是否已被发送过中断请求，请使用Thread.currentThread().isInterrupted()方法（因为它将线程中断标示位设置为true后，不会立刻清除中断标示位，即不会将中断标设置为false），而不要使用thread.interrupted()（该方法调用后会将中断标示位清除，即重新设置为false）方法来判断，下面是线程在循环中时的中断方式：
while(!Thread.currentThread().isInterrupted() && more work to do){
do more work
}

四、处理时机

显然，作为一种协作机制，不会强求被中断线程一定要在某个点进行处理。实际上，被中断线程只需在合适的时候处理即可，如果没有合适的时间点，甚至可以不处理，这时候在任务处理层面，就跟没有调用中断方法一样。“合适的时候”与线程正在处理的业务逻辑紧密相关，例如，每次迭代的时候，进入一个可能阻塞且无法中断的方法之前等，但多半不会出现在某个临界区更新另一个对象状态的时候，因为这可能会导致对象处于不一致状态。
处理时机决定着程序的效率与中断响应的灵敏性。频繁的检查中断状态可能会使程序执行效率下降，相反，检查的较少可能使中断请求得不到及时响应。如果发出中断请求之后，被中断的线程继续执行一段时间不会给系统带来灾难，那么就可以将中断处理放到方便检查中断，同时又能从一定程度上保证响应灵敏度的地方。当程序的性能指标比较关键时，可能需要建立一个测试模型来分析最佳的中断检测点，以平衡性能和响应灵敏性。
处理方式

五、 中断的响应

程序里发现中断后该怎么响应？这就得视实际情况而定了。有些程序可能一检测到中断就立马将线程终止，有些可能是退出当前执行的任务，继续执行下一个任务……作为一种协作机制，这要与中断方协商好，当调用interrupt会发生些什么都是事先知道的，如做一些事务回滚操作，一些清理工作，一些补偿操作等。若不确定调用某个线程的interrupt后该线程会做出什么样的响应，那就不应当中断该线程。

六. Thread.interrupt VS Thread.stop

Thread.stop方法已经不推荐使用了。而在某些方面Thread.stop与中断机制有着相似之处。如当线程在等待内置锁或IO时，stop跟interrupt一样，不会中止这些操作；当catch住stop导致的异常时，程序也可以继续执行，虽然stop本意是要停止线程，这么做会让程序行为变得更加混乱。
那么它们的区别在哪里？最重要的就是中断需要程序自己去检测然后做相应的处理，而Thread.stop会直接在代码执行过程中抛出ThreadDeath错误，这是一个java.lang.Error的子类。

《Thread之九：stop》