FORTUNE

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Listing A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。

Listing A
class Example1 extends Thread {

  public static void main( String args[] ) throws Exception {

    Example1 thread = new Example1();

   System.out.println( "Starting thread..." );

   thread.start();

   Thread.sleep( 3000 );

   System.out.println( "Interrupting thread..." );

   thread.interrupt();

   Thread.sleep( 3000 );

   System.out.println( "Stopping application..." );

   System.exit( 0 );

  }


如果你运行了Listing A中的代码，你将在控制台看到以下输出：

Starting thread...

Thread is running...

Thread is running...

Thread is running...

Interrupting thread...

Thread is running...

Thread is running...

Thread is running...

Stopping application...

甚至，在Thread.interrupt()被调用后，线程仍然继续运行了一段时间。

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（shared variable）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。Listing B描述了这一方式。

Listing B
class Example2 extends Thread {

  volatile boolean stop = false;

  public static void main( String args[] ) throws Exception {

    Example2 thread = new Example2();

   System.out.println( "Starting thread..." );

   thread.start();

   Thread.sleep( 3000 );

   System.out.println( "Asking thread to stop..." );

   thread.stop = true;

   Thread.sleep( 3000 );

   System.out.println( "Stopping application..." );

   System.exit( 0 );

  }

  public void run() {

    while ( !stop ) {

     System.out.println( "Thread is running..." );

      long time = System.currentTimeMillis();

      while ( (System.currentTimeMillis()-time < 1000) && (!stop) ) {

      }

    }

   System.out.println( "Thread exiting under request..." );

  }

}

 


运行Listing B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）

Starting thread...

Thread is running...

Thread is running...

Thread is running...

Asking thread to stop...

Thread exiting under request...

Stopping application...

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（synchronized blocks/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Listing A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。Listing C这个示例描述了该技术。

Listing C
class Example3 extends Thread {

  volatile boolean stop = false;

  public static void main( String args[] ) throws Exception {

   Example3 thread = new Example3();

   System.out.println( "Starting thread..." );

   thread.start();

   Thread.sleep( 3000 );

   System.out.println( "Asking thread to stop..." );

   thread.stop = true;

   thread.interrupt();

   Thread.sleep( 3000 );

   System.out.println( "Stopping application..." );

   System.exit( 0 );

  }

  public void run() {

    while ( !stop ) {

     System.out.println( "Thread running..." );

      try {

      Thread.sleep( 1000 );

      } catch ( InterruptedException e ) {

      System.out.println( "Thread interrupted..." );

      }

    }

   System.out.println( "Thread exiting under request..." );

  }

}

一旦Listing C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：

Starting thread...

Thread running...

Thread running...

Thread running...

Asking thread to stop...

Thread interrupted...

Thread exiting under request...

Stopping application...


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Java 1.4中引入的新的I/O API），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，因为新的I/O是最近才引入，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。Listing D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

Listing D
import java.io.*;

class Example4 extends Thread {

  public static void main( String args[] ) throws Exception {

    Example4 thread = new Example4();

   System.out.println( "Starting thread..." );

   thread.start();

   Thread.sleep( 3000 );

   System.out.println( "Interrupting thread..." );

   thread.interrupt();

   Thread.sleep( 3000 );

   System.out.println( "Stopping application..." );

   System.exit( 0 );

  }

  public void run() {

   ServerSocket socket;

    try {

      socket = new ServerSocket(7856);

    } catch ( IOException e ) {

     System.out.println( "Could not create the socket..." );

      return;

    }

    while ( true ) {

     System.out.println( "Waiting for connection..." );

      try {

       Socket sock = socket.accept();

      } catch ( IOException e ) {

      System.out.println( "accept() failed or interrupted..." );

      }

    }

  }

}


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。Listing E描述了这一情形。运行逻辑和以前的示例是相同的。

Listing E
import java.net.*;
import java.io.*;
class Example5 extends Thread {
  volatile boolean stop = false;
  volatile ServerSocket socket;
  public static void main( String args[] ) throws Exception {
    Example5 thread = new Example5();
   System.out.println( "Starting thread..." );
   thread.start();
   Thread.sleep( 3000 );
   System.out.println( "Asking thread to stop..." );
   thread.stop = true;
   thread.socket.close();
   Thread.sleep( 3000 );
   System.out.println( "Stopping application..." );
   System.exit( 0 );
  }
  public void run() {
    try {
      socket = new ServerSocket(7856);
    } catch ( IOException e ) {
     System.out.println( "Could not create the socket..." );
      return;
    }
    while ( !stop ) {
     System.out.println( "Waiting for connection..." );
      try {
       Socket sock = socket.accept();
      } catch ( IOException e ) {
      System.out.println( "accept() failed or interrupted..." );
      }
    }
   System.out.println( "Thread exiting under request..." );
  }
}
以下是运行Listing E中代码后的输出：

Starting thread...

Waiting for connection...

Asking thread to stop...

accept() failed or interrupted...

Thread exiting under request...

Stopping application...

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。