在 Java并发编程—Java线程(上):Java线程的生命周期 中讲过:线程执行完或者出现异常就会进入终止状态。这样看,终止一个线程看上去很简单啊!一个线程执行完自己的任务,自己进入终止状态,这的确很简单。不过我们今天谈到的“优雅地终止线程”,不是自己终止自己,而是在一个线程 T1 中,终止线程 T2;这里所谓的“优雅”,指的是给 T2 一个机会料理后事,而不是被一剑封喉。
Java 语言的 Thread 类中曾经提供了一个 stop() 方法,用来终止线程,可是早已不建议使用了,原因是这个方法用的就是一剑封喉的做法,被终止的线程没有机会料理后事。
既然不建议使用 stop() 方法,那在 Java 领域,我们又该如何优雅地终止线程呢?
如何理解两阶段终止模式
那在 Java 语言里,终止指令是什么呢?这个要从 Java 线程的状态转换过程说起。我们在 Java并发编程—Java线程(上):Java线程的生命周期 中曾经提到过 Java 线程的状态转换图,如下图所示。
从这个图里你会发现,Java 线程进入终止状态的前提是线程进入 RUNNABLE 状态,而实际上线程也可能处在休眠状态,也就是说,我们要想终止一个线程,首先要把线程的状态从休眠状态转换到 RUNNABLE 状态。如何做到呢?这个要靠 Java Thread 类提供的 interrupt() 方法 ,它可以将休眠状态的线程转换到 RUNNABLE 状态。
线程转换到 RUNNABLE 状态之后,我们如何再将其终止呢?RUNNABLE 状态转换到终止状态,优雅的方式是让 Java 线程自己执行完 run() 方法,所以一般我们采用的方法是 设置一个标志位 ,然后线程会在合适的时机检查这个标志位,如果发现符合终止条件,则自动退出 run() 方法。这个过程其实就是我们前面提到的第二阶段: 响应终止指令 。
综合上面这两点,我们能总结出终止指令,其实包括两方面内容: interrupt() 方法 和 线程终止的标志位 。
理解了两阶段终止模式之后,下面我们看一个实际工作中的案例。
用两阶段终止模式终止监控操作
class Proxy {
boolean started = false;
// 采集线程
Thread rptThread;
// 启动采集功能
synchronized void start(){
// 不允许同时启动多个采集线程
if (started) {
return;
started = true;
rptThread = new Thread(()->{
while (true) {
// 省略采集、回传实现
report();
// 每隔两秒钟采集、回传一次数据
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
// 执行到此处说明线程马上终止
started = false;
});
rptThread.start();
// 终止采集功能
synchronized void stop(){
// 如何实现?
}
class Proxy {
boolean started = false;
// 采集线程
Thread rptThread;
// 启动采集功能
synchronized void start(){
// 不允许同时启动多个采集线程
if (started) {
return;
started = true;
rptThread = new Thread(()->{
while (!Thread.currentThread().isInterrupted()){
// 省略采集、回传实现
report();
// 每隔两秒钟采集、回传一次数据
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e){
// 重新设置线程中断状态
Thread.currentThread().interrupt();
// 执行到此处说明线程马上终止
started = false;
});
rptThread.start();
// 终止采集功能
synchronized void stop(){
rptThread.interrupt();
}
class Proxy {
// 线程终止标志位
volatile boolean terminated = false;
boolean started = false;
// 采集线程
Thread rptThread;
// 启动采集功能
synchronized void start(){
// 不允许同时启动多个采集线程
if (started) {
return;
started = true;
terminated = false;
rptThread = new Thread(()->{
while (!terminated) {
// 省略采集、回传实现
report();
// 每隔两秒钟采集、回传一次数据
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e){
// 重新设置线程中断状态
Thread.currentThread().interrupt();
// 执行到此处说明线程马上终止
started = false;
});
rptThread.start();
// 终止采集功能
synchronized void stop(){
// 设置中断标志位
terminated = true;
// 中断线程 rptThread
rptThread.interrupt();
}
如何优雅地终止线程池
Java 领域用的最多的还是线程池,而不是手动地创建线程。那我们该如何优雅地终止线程池呢?
线程池提供了两个方法: shutdown() 和 shutdownNow() 。这两个方法有什么区别呢?要了解它们的区别,就先需要了解线程池的实现原理。
我们曾经讲过,Java 线程池是生产者 - 消费者模式的一种实现,提交给线程池的任务,首先是进入一个阻塞队列中,之后线程池中的线程从阻塞队列中取出任务执行。
如果提交到线程池的任务不允许取消,那就不能使用 shutdownNow() 方法终止线程池。不过,如果提交到线程池的任务允许后续以补偿的方式重新执行,也是可以使用 shutdownNow() 方法终止线程池的。 Java并发编程实战 这本书第 7 章《取消与关闭》的“shutdownNow 的局限性”一节中,提到一种将已提交但尚未开始执行的任务以及已经取消的正在执行的任务保存起来,以便后续重新执行的方案,你可以参考一下,方案很简答,这里就不详细介绍了。
其实分析完 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。
“毒丸”对象
两阶段终止模式是一种通用的解决方案。但其实终止生产者 - 消费者服务还有一种更简单的方案,叫做
“毒丸”对象
。
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下面是用“毒丸”对象终止写日志线程的具体实现,整体的实现过程还是很简单的:类 Logger 中声明了一个“毒丸”对象 poisonPill ,当消费者线程从阻塞队列 bq 中取出一条 LogMsg 后,先判断是否是“毒丸”对象,如果是,则 break while 循环,从而终止自己的执行。
class Logger {
// 用于终止日志执行的“毒丸”
final LogMsg poisonPill = new LogMsg(LEVEL.ERROR, "");
// 任务队列
final BlockingQueue<LogMsg> bq = new BlockingQueue<>();
// 只需要一个线程写日志
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(1);
// 启动写日志线程
void start(){
File file = File.createTempFile("foo", ".log");
final FileWriter writer = new FileWriter(file);
this.es.execute(()->{
try {
while (true) {
LogMsg log = bq.poll(5, TimeUnit.SECONDS);
// 如果是“毒丸”,终止执行
if(poisonPill.equals(logMsg)){
break;
// 省略执行逻辑
} catch(Exception e){
} finally {
try {
writer.flush();
writer.close();
}catch(IOException e){}
});
// 终止写日志线程
public void stop() {
// 将“毒丸”对象加入阻塞队列
bq.add(poisonPill);
es.shutdown();