1.8　如何正確終止線程

線程通過start()方法啟動后，會在run()方法執行結束后進入終止狀態。

那么我們如何終止一個正在運行的線程呢？大家應該都知道stop()方法，這個方法是不安全的，因為該方法會導致兩個問題。

? 立即拋出ThreadDeath異常，在run()方法中任何一個執行指令都可能拋出ThreadDeath異常。

? 會釋放當前線程所持有的所有的鎖，這種鎖的釋放是不可控的。

下面來看一段示例代碼：

ThreadStopExample演示了通過stop()方法中斷一個線程造成的問題，該代碼的運行結果如下。

從運行結果可以看出兩個問題：

? 在run()方法中，代碼System.out.println("the code that it will be executed");還未執行，就因為ThreadDeath異常導致線程中斷了，造成業務處理的不完整性。

? 觀察內容Running..17103java.lang.ThreadDeath，我們使用的是println()方法，但是這里并沒有換行，為什么呢？我們來看一下println()方法的代碼。

println()方法包含兩個操作，一個操作是輸出print(x)，另一個操作是換行，為了保證兩個操作的原子性，增加了synchronized同步鎖，理論上來說不應該出現問題。但是stop()方法會釋放synchronized同步鎖，使得這兩個操作不是原子的，從而導致newLine()方法還沒執行，線程就被中斷了。

因此，在實際應用中，一定不能使用stop()方法來中斷線程，那么如何安全地實現線程的中斷呢？

1.8.1　關于安全中斷線程的思考

在Thread中提供了一個interrupt()方法，從名字上來看表示中斷線程，但是實際上它并沒有像stop()方法那樣提供可以直接中斷線程的功能，而是基于一個信號量來進行線程中斷的通知。在了解interrupt()方法之前，不妨來思考一下，如果我們想讓一個線程安全中斷，應該怎么做？

實際上，在線程異步運行過程中，該線程的執行情況只有自己知道，如果想要中斷一個正在運行的線程，很顯然不能直接從外部強制中斷，只能由運行的線程自己來決定，這樣才能保證中斷過程的安全性。為了達到這個目的，我們需要做兩件事情。

? 外部線程需要發送一個中斷信號給正在運行的線程。

? 正在運行的線程需要根據這個信號來判斷是否終止線程。

如圖1-7所示，這是對線程安全中斷模型的猜想，InterruptThread線程向正在運行的線程RunningThread發送一個中斷信號，RunningThread線程收到該信號之后，在run()方法中提供一個信號判斷的邏輯，從而達到線程中斷的目的。簡單來說，只有把線程中斷全力交給正在運行的線程，才能真正意義上達到安全中斷的目的。

1.8.2　安全中斷線程之interrupt

在Thread中提供了一個interrupt()方法，用來向指定線程發送中斷信號，收到該信號的線程可以使用isInterrupted()方法來判斷是否被中斷，具體代碼如下。

在上述代碼中，創建了一個線程InterruptExample，該線程使用while()循環不斷進行空轉。while()循環的判斷條件是Thread.currentThread().isInterrupted()，它表示當前線程中斷的標記狀態，默認是false，一旦其他線程通過interrupt()方法對該線程進行中斷，那么循環判斷條件就會變成true，這會導致while()循環條件被破壞，從而使線程執行結束。

上述代碼的輸出結果如下。

從這個實例中可以發現，interrupt()方法并沒有武斷地把運行中的線程停止，而是通過傳遞標識的方式讓運行的線程自己決定是否停止。這意味著該線程在收到該信號后，可以繼續把run()方法中的指令運行完成，最后讓run()方法安全執行結束，完成線程的中斷功能。

1.8.3　如何中斷處于阻塞狀態下的線程

假設一個線程處于阻塞狀態，通過interrupt()方法可以中斷嗎？答案是可以的，那么怎么做呢？

如果線程因為sleep()、Object.wait()等方法阻塞，而其他線程想通過interrupt()方法對該線程進行中斷，那么這個線程必須先被喚醒，否則無法響應中斷信號。

在BlockedThreadInterruptExample這個案例中，演示了一個被sleep()方法阻塞的線程的中斷過程，代碼如下。

上述代碼運行后，會輸出如下結果，但是線程并沒有結束，因為“線程被中斷”這句話沒有被打印出來。

也就是說，當調用interrupt()方法中斷BlockedThreadInterruptExample線程時，該線程拋出了InterruptedException異常，說明interrupt()方法會先喚醒被阻塞的線程。

但是從運行結果來看，中斷前后的標識都是false，這是否意味著interrupt()方法無法處理這種情況呢？其實不是，這里仍然涉及中斷權問題，當被阻塞的線程被其他線程使用interrupt()方法喚醒時，在拋出InterruptedException異常之前，會先把線程中斷狀態進行復位，也就是將中斷標記變成false。

注意，除InterruptedException被動觸發線程復位外，還有一個Thread.interrupted()方法可以主動觸發線程中斷標識的復位。

這樣設計的目的，仍然是把線程中斷的選擇權交給正在運行的線程，我們可以在捕獲的異常中實現一些后置操作，最終決定是否要中斷該線程。

因此，我們繼續來看BlockedThreadInterruptExample線程，如果在線程拋出InterruptedException異常后，仍然要堅持中斷，則再次調用Thread.currentThread().interrupt();即可，具體代碼如下。

通過上述代碼演示，我們發現對于涉及線程阻塞的方法如Thread.join()、Object.wait()、Thread.sleep()等，都會拋出InterruptedException異常，之所以拋出這個異常，是因為如果需要讓一個處于阻塞狀態下的線程被中斷，那么該線程必然需要先被喚醒并響應中斷請求，而InterruptedException就是一種響應方式。

一旦開發者捕獲這個異常，就說明當前線程收到了中斷請求，我們可以在這個中斷異常中，根據實際業務情況進行相應的資源回收及后置處理。需要注意的是，InterruptedException在拋出之前會先對線程中斷標識進行復位，目的是讓運行的線程自己來決定何時中斷。

因此，InterruptedException異常的拋出并不意味著線程必須終止，而是提醒當前線程有中斷的操作發生，至于接下來怎么處理取決于線程本身，比如：

? 直接捕獲異常不做任何處理。

? 將異常往外拋出。

? 停止當前線程，并打印異常信息。

1.8.4　interrupt()方法的實現原理

在interrupt()方法觸發中斷之后，從被中斷的線程使用Thread.currentThread().isInterrupted()方法來判斷中斷狀態來看，似乎是基于共享一個boolean變量來實現通信的，但是我們通過isInterrupted()方法的源碼發現，isInterrupted()方法調用了一個native()方法，返回一個boolean值，代碼如下：

native()是一個本地方法，它是非Java語言實現的一個接口，使用C/C++語言在其他文件中定義實現。簡單地說，native()方法就是在Java中聲明的可以調用非Java語言的方法。

下面我們來看interrupt()方法，發現該方法中也調用了一個interrupt()的本地方法，由此我們不難想象到，線程中斷的信號標識是在JVM中實現的，具體代碼如下：

于是，筆者下載了hotspot的源碼，在Thread.cpp文件中找到interrupt()方法的實現，代碼如下。

在Thread::interrupt()方法中最終調用了os::interrupt()方法，這個方法的實現在os_*.cpp文件中，其中“*”代表不同的操作系統，如圖1-8所示。由于JVM是跨平臺的，所以對于不同的操作系統，線程的調度方式是不一樣的。

我們以os_linux.cpp文件為例，找到os::interrupt()方法的定義，代碼如下：

上述代碼是用C++寫的，有些地方讀者不一定能看明白，我們主要關注以下兩個部分。

? osthread->set_interrupted(true)，設置中斷標識為true。

? ((JavaThread*)thread)->parker()->unpark();，unpark()方法用來喚醒線程。

這兩個部分正好印證了前面我們使用interrupt()方法實現的效果，其中set_interrupted()方法是在OSThread中定義的，于是我們定位到osThread.hpp文件，找到該方法的定義代碼如下：

終于，我們在JVM的源碼中看到了_interrupted中斷標記，它是使用volatile修飾的int類型的變量，該變量有兩個值：1和0，其中1代表true，0代表false。另外，這里還提供了一個interrupted()方法，返回一個中斷標識的結果。

如圖1-9所示，該圖表示interrupt()方法的實現原理，當Thread A調用interrupt()方法時，會調用一個native()方法修改JVM中定義的一個interrupted變量，Thread B通過isInterrupted()方法來獲得這個變量的值，進而判斷當前的中斷狀態。注意，interrupted字段使用了volatile修飾，表示它提供了可見性保障。