java中线程池的生命周期与线程中断

线程池生命周期包括:

  • RUNNING:接收新的任务并处理队列中的任务
  • SHUTDOWN:不接收新的任务,但是处理队列中的任务
  • STOP:不接收新的任务,不处理队列中的任务,同时中断处理中的任务
  • TIDYING:所有的任务处理完成,有效的线程数是0
  • TERMINATED:terminated()方法执行完毕
转换成TIDYING状态的线程会运行terminated方法。执行完terminated()方法之后,所有等待在awaitTermination()就会返回。

转换过程为:

图片描述

线程池是空的即有效线程数是0

取消

如果代码能够在某个操作正常完全之前置入“完成”状态,那么这个操作就称为可取消的。java中提供了协作式机制,使请求取消的任务和代码遵循一种协商好的协议。

线程中断

线程中断就是一种协作机制。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的时刻中断自己。
Thread中的中断方法包括

interrupt

public void interrupt() {
    if (this != Thread.currentThread())
        checkAccess();//非当前线程有可能抛出SecurityException

    synchronized (blockerLock) {
        //用于执行可终端的IO操作对应的方法
        Interruptible b = blocker;
        if (b != null) {
            //仅设置终端标记
            interrupt0(); 
            //执行实现了Interruptible接口的防范
            b.interrupt(this);
            return;
        }
    }
    //仅设置终端标记
    interrupt0();
}

调用它根据线程的不同场景,有不同的结果

  1. 如果线程阻塞的是一个可以中断的channel,那么channel会被关闭,同时线程会收到java.nio.channels.ClosedByInterruptException,并且会设置中断标志

    //AbstractInterruptibleChannel中:
    protected final void begin() {
            if (interruptor == null) {
                interruptor = new Interruptible() {
                        public void interrupt(Thread target) {
                            synchronized (closeLock) {
                                if (!open)
                                    return;
                                open = false;
                                interrupted = target;
                                try {
                                //关闭channel
                                AbstractInterruptibleChannel.this.implCloseChannel();
                                } catch (IOException x) { }
                            }
                        }};
            }
            blockedOn(interruptor);
            Thread me = Thread.currentThread();
            if (me.isInterrupted())
                interruptor.interrupt(me);
        }
  2. 如果线程阻塞在Selector,执行它的 wakeup方法,因而selector会立即返回,同时会设置中断标志

    //AbstractSelector中:
    protected final void begin() {
        if (interruptor == null) {
            interruptor = new Interruptible() {
                    public void interrupt(Thread ignore) {
                        //执行wakeup,Selector立即返回
                        AbstractSelector.this.wakeup();
                    }};
        }
        AbstractInterruptibleChannel.blockedOn(interruptor);
        Thread me = Thread.currentThread();
        if (me.isInterrupted())
            interruptor.interrupt(me);
    }
  3. 如果线程阻塞在wait/join/sleep,线程的中断标志会被清除,并抛出InterruptedException
  4. 非上述三种情况,仅设置中断标志

可以看出调用interrupt并不意味着立即停止目标线程正在进行的工作,而只是传递了请求中断的消息

interrupted

清除当前线程的中断状态,并返回之前的值。它实际执行的就是当前线程的isInterrupted(true)

public static boolean interrupted() {
    return currentThread().isInterrupted(true);
}
假设当前线程是中断的,此时调用会返回true,如果在下次调用之前没有中断,此时调用会返回false

isInterrupted

返回目标线程的中断状态,只有线程状态是中断才会返回true,其它时候返回false

public boolean isInterrupted() {
    return isInterrupted(false);
}

可以看到interrupted和isInterrupted 调用的都是isInterrupted方法,只不过参数不一样。它的参数实际代表的是是否要清除中断标记,为true也就清除,在java中的定义如下

private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);
参考linux上的实现为
```
bool os::is_interrupted(Thread* thread, bool clear_interrupted) {
  assert(Thread::current() == thread || Threads_lock->owned_by_self(),
    "possibility of dangling Thread pointer");

  OSThread* osthread = thread->osthread();

  bool interrupted = osthread->interrupted();

  if (interrupted && clear_interrupted) {
    osthread->set_interrupted(false); //如果中断了,并且要清除中断标记,就改变终端标记
    // consider thread->_SleepEvent->reset() ... optional optimization
  }

  return interrupted;
}
```

响应中断 - 处理InterruptedException

一般策略如下

  • 传递异常,使当前方法也成为可中断的
  • 恢复中断状态,使得调用栈中的上层代码能够对其进行处理

处理不可中断的阻塞

并非所有的可阻塞方法或者阻塞机制都能响应中断,停止线程的方法类似于中断

  • Java.io中的Socket I/O。InputStream和OutputStream中的read和write等不会响应中断,可以关闭底层的套接字抛出SocketException
  • Java.io中的同步I/O。大多数的标准的channel都实现了InterruptibleChannel,它内部一般都是抛出ClosedByInterruptException,并关闭链路
  • Selector的异步I/O。阻塞在了Selector.select,通过调用wakeup或者close来提前返回。
  • 获取某个锁。由于线程等待某个内置锁,它会认为自己能等到,所以不会处理中断,通过Lock的lockInterruptibly可以同时实现等待锁并且响应中断
Thread.stop本身是不安全的。停止一个线程会释放它所有的锁的监视器,如果有任何一个受这些监视器保护的对象出现了状态不一致,其它的线程也会以不一致的状态查看这个对象,其它线程在这个对象上的任何操作都是无法预料的
为什么废弃了Thread.stop

关闭

应用程序准备退出时,这些服务所拥有的线程也应该结束。
ExecutorService提供了两种方法:shutdown和shutdownNow

  • shutdown在执行完队列中的所有任务之后,才关闭,它并不会接收新的任务
  • shutdownNow则是立马关闭正在执行的任务,并返回还没有开始的任务
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