2021 面试还不知道如何优雅关闭Java线程?(下)

简介: 线程池提供了两个方法:shutdown()和shutdownNow(): shutdown()是种保守的关闭线程池方法。线程池执行shutdown()后,就会拒绝接收新任务,但会等待线程池中正在执行的任务和已进入阻塞队列的任务,都执行完后才最终关闭线程池。 shutdownNow()相对激进,线程池执行shutdownNow()后,会拒绝接收新任务,同时中断线程池中正在执行的任务,已进入阻塞队列的任务也会被剥夺了执行的机会,不过这些被剥夺执行机会的任务会作为shutdownNow()方法的返回值返回。因为shutdownNow()方法会中断正在执行的线程,所以提交到线程池的任务。

中断

下面的例子会出现死锁,线程根本不会停止

class BrokenPrimeProducer extends Thread {
    private final BlockingQueue<BigInteger> queue;
    private volatile boolean cancelled = false;
    BrokenPrimeProducer(BlockingQueue<BigInteger> queue) {
        this.queue = queue;
    }
    public void run() {
        try {
            BigInteger p = BigInteger.ONE;
            while (!cancelled)
                queue.put(p = p.nextProbablePrime());
        } catch (InterruptedException consumed) {
        }
    }
    public void cancel() {
        cancelled = true;
    }
}
  • interrupt 方法:中断目标线程
  • isInterrupted:返回目标线程的中断状态
  • 静态的 interrupted方法:清除当前线程的中断状态,并返回它之前的值。

大多数可中断的阻塞方法会在入口处检查中断状态。

对中断操作(调用interrupt)的正确理解

它并不会真正的中断一个正在运行的线程,而只是发出中断请求,然后由线程在下一个合适时机中断自己。比如,wait、sleep、join等方法,当他们收到中断请求或开始执行时,发现某个已被设置好的中断状态,则抛interruptedException。


每个线程都有一个boolean类型的中断状态。当调用Thread.interrupt方法时,该值被设置为true,Thread.interruptted可恢复中断。


阻塞库方法,例如sleep和wait、join都会检查中断,并且发现中断则提前返回,他们会 清除中断状态,并抛InterruptedException。


但对于其他方法,interrupt是传递了中断的请求消息,并不会使线程中断,需要由线程在下一个合适的时刻中断自己。


通常,用中断是取消的最合理的实现方式。


上面的例子的改进方法就是

public class PrimeProducer extends Thread {
    private final BlockingQueue<BigInteger> queue;
    PrimeProducer(BlockingQueue<BigInteger> queue) {
        this.queue = queue;
    }
    public void run() {
        try {
            BigInteger p = BigInteger.ONE;
            while (!Thread.currentThread().isInterrupted())
                queue.put(p = p.nextProbablePrime());
        } catch (InterruptedException consumed) {
            /* Allow thread to exit */
        }
    }
    public void cancel() {
        interrupt();
    }
}

中断策略

发生了中断,需要尽快退出执行流程,并把中断信息传递给调用者,从而使调用栈中的上层代码可以采取进一步的操作。当然任务也可以不需要放弃所有操作,可以推迟处理中断清楚,知道某个时机。

响应中断

  • 传递异常
  • 回复中断状态
public class NoncancelableTask {
    public Task getNextTask(BlockingQueue<Task> queue) {
        boolean interrupted = false;
        try {
            while (true) {
                try {
                    return queue.take();
                } catch (InterruptedException e) {
                    interrupted = true;
                    // fall through and retry
                }
            }
        } finally {
            if (interrupted)
                Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
    interface Task {
    }
}

两阶段终止模式

将终止过程分成两阶段:

  • 一阶段,主要是线程T1向线程T2发送终止指令
  • 二阶段,线程T2响应终止指令

Java里的终止指令是什么呢?还记得这篇Java线程的状态转换图

image.png

可见,Java线程进入Terminated的前提是线程进入RUNNABLE。而线程此时可能其它状态,比如休眠。要想终止这样的线程,首先要将其状态休眠=》RUNNABLE。

如何做到?就是靠着 Thread#interrupt()。


线程转到RUNNABLE后,如何再将其终止呢?RUNNABLE=》Terminated,优雅方案就是让Java线程自己执行完 run()。所以一般就是设置一个标志位,然后线程在合适时机检查该标志位,若发现符合终止条件,则自动退出run()。该过程就是第二阶段:响应终止指令。


综上,终止指令的关键就是:interrupt(),线程的终止标志位。


仅检查终止标志位不够,因为线程状态可能处于休眠

仅检查线程的中断状态也不够,因为依赖的第三方类库很可能没有正确处理中断异常

如何优雅终止线程池

线程池提供了两个方法:shutdown()和shutdownNow():

  • shutdown()是种保守的关闭线程池方法。线程池执行shutdown()后,就会拒绝接收新任务,但会等待线程池中正在执行的任务和已进入阻塞队列的任务,都执行完后才最终关闭线程池。
  • shutdownNow()相对激进,线程池执行shutdownNow()后,会拒绝接收新任务,同时中断线程池中正在执行的任务,已进入阻塞队列的任务也会被剥夺了执行的机会,不过这些被剥夺执行机会的任务会作为shutdownNow()方法的返回值返回。因为shutdownNow()方法会中断正在执行的线程,所以提交到线程池的任务,如果需要优雅地结束,就需要正确地处理线程中断。

若提交到线程池的任务不允许取消,就不能使用shutdownNow()。但是,若提交到线程池的任务允许后续补偿重新执行,也是可以使用shutdownNow()的。


shutdown()和shutdownNow()方法你会发现,它们实质上使用的也是两阶段终止模式,只是终止指令的范围不同而已,前者只影响阻塞队列接收任务,后者范围扩大到线程池中所有的任务。

shutdownNow的局限性

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