面试官:线程如何启动和优雅的终止

本节讲解的内容是线程的初始化、线程启动、线程中断、suspend()、resume()、stop()和优雅的关闭线程 。

1.线程初始化和线程的启动

首先看下Thread的构造方法:
public Thread(Runnable target, String name) {init(null, target, name, 0);}
【面试官:线程如何启动和优雅的终止】当然Thread有多个构造方法 , 都是调用init方法初始化一个线程 。看下init的定义:
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,long stackSize, AccessControlContext acc,boolean inheritThreadLocals) {...}
包含了所属线程组、Runable对象、线程名称、线程的栈大小、访问控制权和inheritThreadLocals 。当我们通过new关键字创建线程的时候,默认由当前线程来进行空间分配的,而创建出来的线程继承了当前线程的是否为守护线程、线程优先级、contextClassLoader以及ThreadLocal 。创建好的线程对象初始化完成后,在堆内存中等待执行 。
注意,创建线程时最好执行线程的名字 , 方便通过命令jstack分析堆栈信息和问题排查 。如果不手动指定线程名称,默认是Thread-"nextThreadNum() 。
线程启动是调用start()方法,当前线程同步告诉Java虚拟机,如果线程规划器空闲,应该立即启动线程 。start方法不可以重复调用 。
面试中经常会问到直接运行run()方法会怎么?
首先run方法只是个普通方法,直接运行不会启动一个线程,且当前只有一个主线程(当前线程),程序顺序执行,达不到多线程的目的 。且run方法可以重复执行 。

2.线程的中断

当我们执行一个阻塞IO或者长时间没有响应的任务时 , 我们需要结束线程以避免长时间等待 。Thread.interrupt(),不是立马中断线程,而是设置一个中断标识位 。Java中的阻塞函数比如Thread.sleep,Object.wait,Thread.join等,会不断地轮训检测线程中断标识位是否为true , 如果为true,会立马抛出InterruptedException,同时把标识位设置为false 。在下面的程序中,有两个线程,worker和sleeper,线程中断后,观察下输出的标识位:
public class TestInterrupt {public static void main(String[] args) {Thread worker = new Thread(()->{while (true){}}, "work-thread");Thread sleeper = new Thread(()->{while (true){try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}, "sleeper-thread");worker.start();sleeper.start();worker.interrupt();sleeper.interrupt();System.out.println("work-thread interrupt is "worker.isInterrupted());System.out.println("sleeper-thread interrupt is "sleeper.isInterrupted());}}
java.lang.InterruptedException: sleep interrupted at java.lang.Thread.sleep(Native Method) at net.zhifou.concurrent.base.TestInterrupt.lambda$main$1(TestInterrupt.java:16) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)work-thread interrupt is truesleeper-thread interrupt is false
当中断阻塞状态的sleeper线程 , 立马抛出了InterruptedException异常 , 重置中断标识位后输出中断标识位为false , worker线程中断标识位仍为true 。
Thread的两个方法,interrupted和isInterrupted,都是返回中断标识位 。我们先看下方法定义:
public static boolean interrupted() {return currentThread().isInterrupted(true);}public boolean isInterrupted() {return isInterrupted(false);}
然后再看下isInterrupted方法的实现:
/*** Tests if some Thread has been interrupted.The interrupted state* is reset or not based on the value of ClearInterrupted that is* passed.*/private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);
这个是native方法,看不到实现没关系,看下注释,根据ClearInterrupted的值重置或不重置 。isInterrupted传入的是false,不清除中断的标识位 。而interrupted , 传入的是ture,则返回中断标识位后,然后清除中断标识位 。

3. suspend()、resume()、stop()

suspend()、resume()、stop()这三个方法,分别对应着,线程暂停、线程恢复、线程停止 。观察Java源码,都被标识为@Deprecated , 不建议使用了 。
首先我们看suspend()、resume() , 它们必须成对出现,且有先后顺序 。那么为什么会被废弃呢?
因为线程调用suspend程序暂停后,不会释放任何资源,包括锁 , 且一直处于睡眠状态,容易引发死锁 。而resume因为要和suspend成对出现,所以也没有存在的必要 。
那么stop方法为什么不建议使用呢?我们先看源码:
@Deprecatedpublic final void stop() {SecurityManager security = System.getSecurityManager();if (security != null) {checkAccess();if (this != Thread.currentThread()) {security.checkPermission(SecurityConstants.STOP_THREAD_PERMISSION);}}// A zero status value corresponds to "NEW", it can't change to// not-NEW because we hold the lock.if (threadStatus != 0) {resume(); // Wake up thread if it was suspended; no-op otherwise}// The VM can handle all thread statesstop0(new ThreadDeath());}
最终通过调用stop0(new ThreadDeath())函数,stop0是Native函数,参数是ThreadDeath,ThreadDeath是一个异常对象,该对象从Native层抛到了Java层 。线程运行中遇到异常,会导致线程停止 , 不过不会引起程序退出 。
线程是因为异常而停止的,锁会释放,但是不会释放其他的资源 , 比如打开的socket连接或者IO,多不会关闭,引发内存泄漏 。
很多时候为了保证数据安全 , 线程中会编写同步代码,如果当线程正在执行同步代码时,此时调用stop,引起抛出异常,导致线程持有的锁会全部释放,此时就不能确保数据的安全性,出现无法预期的错乱数据,还有可能导致存在需要被释放的资源得不到释放,引发内存泄露 。所以用stop停止线程是不推荐的 。

4.优雅的终止线程

关闭线程 , 肯定等到线程释放掉资源 , 以免造成内存泄漏,所以不建议使用stop方法 。那么应该怎么关闭线程呢?答案是两阶段终止模式 。
两阶段终止模式,顾名思义,分两个阶段 。第一个阶段,向线程发送终止指令,记住这里只是设置一个终止标识位 。第二阶段,线程响应指令,然后终止 。这里就用到了,Thread.interrupt()方法来设置终止标识位 。我们先看一张图如下:


面试官:线程如何启动和优雅的终止



想终止线程 , 也就是线程是终止状态,如上图所示,线程只能是RUNNABLE状态才可以到终止状态 。所以线程目前状态可以能是RUNNABLE状态,或者是休眠状态 。当线程是休眠状态,当我们设置中断标识位时,线程立马会抛出InterruptedException,并且JVM会清除中断标识位,所以在捕获InterruptedException异常后,需要重新设置中断标识位 。如下代码:
public class StopThread {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t = new Thread(() -> {System.out.println("worker-Thread start ...");while(!Thread.currentThread().isInterrupted()) {System.out.println("worker-Thread working ...");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();Thread.currentThread().interrupt();}}System.out.println("worker-Thread done ...");}, "worker-Thread");t.start();Thread.sleep(10000);t.interrupt();}}
线程t每次执行while内代码 , 休眠1000ms,然后继续执行,主线程在休眠10000ms后,线程t设置中断标识位,此时,如果线程t还在sleep中,则抛出InterruptedException异常 , JVM清除中断标识位,重新设置中断标识位后,下次执行while代码,条件不符合,线程执行完毕 。这样 , 就完成了两阶段模式 。
总结:
  1. 线程启动使用start方法,而线程run方法,不会启动一个线程 。
  2. Thread.interrupt(),设置中断标识位,具体是否结束线程 , 线程自己控制 。
  3. suspend()、resume()、stop(),这三个方法已经不建议使用,有可能造成死锁和内存泄漏 。
  4. 通过两阶段提交模式,来优雅的终止线程 。

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