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服務器之家 - 編程語言 - JAVA教程 - 詳解Java多線程編程中線程的啟動、中斷或終止操作

詳解Java多線程編程中線程的啟動、中斷或終止操作

2020-05-24 11:43skywangkw JAVA教程

在Java中start和tun方法可用被用來啟動線程,而用interrupt方法來中斷或終止線程,以下我們就來詳解Java多線程編程中線程的啟動、中斷或終止操作

線程啟動:
1.start() 和 run()的區別說明

start() : 它的作用是啟動一個新線程,新線程會執行相應的run()方法。start()不能被重復調用。
run() : run()就和普通的成員方法一樣,可以被重復調用。單獨調用run()的話,會在當前線程中執行run(),而并不會啟動新線程!
下面以代碼來進行說明。

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class MyThread extends Thread{
  public void run(){
    ...
  }
};
MyThread mythread = new MyThread();

mythread.start()會啟動一個新線程,并在新線程中運行run()方法。
而mythread.run()則會直接在當前線程中運行run()方法,并不會啟動一個新線程來運行run()。

2.start() 和 run()的區別示例
下面,通過一個簡單示例演示它們之間的區別。源碼如下:

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// Demo.java 的源碼
class MyThread extends Thread{
  public MyThread(String name) {
    super(name);
  }
 
  public void run(){
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" is running");
  }
};
 
public class Demo {
  public static void main(String[] args) {
    Thread mythread=new MyThread("mythread");
 
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" call mythread.run()");
    mythread.run();
 
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" call mythread.start()");
    mythread.start();
  }
}

運行結果:

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main call mythread.run()
main is running
main call mythread.start()
mythread is running

結果說明:
(1) Thread.currentThread().getName()是用于獲取“當前線程”的名字。當前線程是指正在cpu中調度執行的線程。
(2) mythread.run()是在“主線程main”中調用的,該run()方法直接運行在“主線程main”上。
(3) mythread.start()會啟動“線程mythread”,“線程mythread”啟動之后,會調用run()方法;此時的run()方法是運行在“線程mythread”上。

線程的中斷和終止

一、線程中斷:interrupt()
interrupt()的作用是中斷本線程。
本線程中斷自己是被允許的;其它線程調用本線程的interrupt()方法時,會通過checkAccess()檢查權限。這有可能拋出SecurityException異常。
如果本線程是處于阻塞狀態:調用線程的wait(), wait(long)或wait(long, int)會讓它進入等待(阻塞)狀態,或者調用線程的join(), join(long), join(long, int), sleep(long), sleep(long, int)也會讓它進入阻塞狀態。若線程在阻塞狀態時,調用了它的interrupt()方法,那么它的“中斷狀態”會被清除并且會收到一個InterruptedException異常。例如,線程通過wait()進入阻塞狀態,此時通過interrupt()中斷該線程;調用interrupt()會立即將線程的中斷標記設為“true”,但是由于線程處于阻塞狀態,所以該“中斷標記”會立即被清除為“false”,同時,會產生一個InterruptedException的異常。
如果線程被阻塞在一個Selector選擇器中,那么通過interrupt()中斷它時;線程的中斷標記會被設置為true,并且它會立即從選擇操作中返回。
如果不屬于前面所說的情況,那么通過interrupt()中斷線程時,它的中斷標記會被設置為“true”。
中斷一個“已終止的線程”不會產生任何操作。

二、線程終止
Thread中的stop()和suspend()方法,由于固有的不安全性,已經建議不再使用!
下面,我先分別討論線程在“阻塞狀態”和“運行狀態”的終止方式,然后再總結出一個通用的方式。
1. 終止處于“阻塞狀態”的線程
通常,我們通過“中斷”方式終止處于“阻塞狀態”的線程。
當線程由于被調用了sleep(), wait(), join()等方法而進入阻塞狀態;若此時調用線程的interrupt()將線程的中斷標記設為true。由于處于阻塞狀態,中斷標記會被清除,同時產生一個InterruptedException異常。將InterruptedException放在適當的為止就能終止線程,形式如下:

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@Override
public void run() {
  try {
    while (true) {
      // 執行任務...
    }
  } catch (InterruptedException ie) {
    // 由于產生InterruptedException異常,退出while(true)循環,線程終止!
  }
}

說明:在while(true)中不斷的執行任務,當線程處于阻塞狀態時,調用線程的interrupt()產生InterruptedException中斷。中斷的捕獲在while(true)之外,這樣就退出了while(true)循環!
注意:對InterruptedException的捕獲務一般放在while(true)循環體的外面,這樣,在產生異常時就退出了while(true)循環。否則,InterruptedException在while(true)循環體之內,就需要額外的添加退出處理。形式如下:

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@Override
public void run() {
  while (true) {
    try {
      // 執行任務...
    } catch (InterruptedException ie) {
      // InterruptedException在while(true)循環體內。
      // 當線程產生了InterruptedException異常時,while(true)仍能繼續運行!需要手動退出
      break;
    }
  }
}

說明:上面的InterruptedException異常的捕獲在whle(true)之內。當產生InterruptedException異常時,被catch處理之外,仍然在while(true)循環體內;要退出while(true)循環體,需要額外的執行退出while(true)的操作。
2. 終止處于“運行狀態”的線程
通常,我們通過“標記”方式終止處于“運行狀態”的線程。其中,包括“中斷標記”和“額外添加標記”。
(1) 通過“中斷標記”終止線程。
形式如下:

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@Override
public void run() {
  while (!isInterrupted()) {
    // 執行任務...
  }
}

說明:isInterrupted()是判斷線程的中斷標記是不是為true。當線程處于運行狀態,并且我們需要終止它時;可以調用線程的interrupt()方法,使用線程的中斷標記為true,即isInterrupted()會返回true。此時,就會退出while循環。
注意:interrupt()并不會終止處于“運行狀態”的線程!它會將線程的中斷標記設為true。
(2) 通過“額外添加標記”。
形式如下:

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private volatile boolean flag= true;
protected void stopTask() {
  flag = false;
}
 
@Override
public void run() {
  while (flag) {
    // 執行任務...
  }
}

說明:線程中有一個flag標記,它的默認值是true;并且我們提供stopTask()來設置flag標記。當我們需要終止該線程時,調用該線程的stopTask()方法就可以讓線程退出while循環。
注意:將flag定義為volatile類型,是為了保證flag的可見性。即其它線程通過stopTask()修改了flag之后,本線程能看到修改后的flag的值。
綜合線程處于“阻塞狀態”和“運行狀態”的終止方式,比較通用的終止線程的形式如下:

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@Override
public void run() {
  try {
    // 1. isInterrupted()保證,只要中斷標記為true就終止線程。
    while (!isInterrupted()) {
      // 執行任務...
    }
  } catch (InterruptedException ie) {
    // 2. InterruptedException異常保證,當InterruptedException異常產生時,線程被終止。
  }
}

3. 終止線程的示例
interrupt()常常被用來終止“阻塞狀態”線程。參考下面示例:

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// Demo1.java的源碼
class MyThread extends Thread {
 
  public MyThread(String name) {
    super(name);
  }
 
  @Override
  public void run() {
    try {
      int i=0;
      while (!isInterrupted()) {
        Thread.sleep(100); // 休眠100ms
        i++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ("+this.getState()+") loop " + i);
      }
    } catch (InterruptedException e) {
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" ("+this.getState()+") catch InterruptedException.");
    }
  }
}
 
public class Demo1 {
 
  public static void main(String[] args) {
    try {
      Thread t1 = new MyThread("t1"); // 新建“線程t1”
      System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is new.");
 
      t1.start();           // 啟動“線程t1”
      System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is started.");
 
      // 主線程休眠300ms,然后主線程給t1發“中斷”指令。
      Thread.sleep(300);
      t1.interrupt();
      System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is interrupted.");
 
      // 主線程休眠300ms,然后查看t1的狀態。
      Thread.sleep(300);
      System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is interrupted now.");
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

運行結果:

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t1 (NEW) is new.
t1 (RUNNABLE) is started.
t1 (RUNNABLE) loop 1
t1 (RUNNABLE) loop 2
t1 (TIMED_WAITING) is interrupted.
t1 (RUNNABLE) catch InterruptedException.
t1 (TERMINATED) is interrupted now.

結果說明:
(1) 主線程main中通過new MyThread("t1")創建線程t1,之后通過t1.start()啟動線程t1。
(2) t1啟動之后,會不斷的檢查它的中斷標記,如果中斷標記為“false”;則休眠100ms。
(3) t1休眠之后,會切換到主線程main;主線程再次運行時,會執行t1.interrupt()中斷線程t1。t1收到中斷指令之后,會將t1的中斷標記設置“false”,而且會拋出InterruptedException異常。在t1的run()方法中,是在循環體while之外捕獲的異常;因此循環被終止。
我們對上面的結果進行小小的修改,將run()方法中捕獲InterruptedException異常的代碼塊移到while循環體內。

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// Demo2.java的源碼
class MyThread extends Thread {
 
  public MyThread(String name) {
    super(name);
  }
 
  @Override
  public void run() {
    int i=0;
    while (!isInterrupted()) {
      try {
        Thread.sleep(100); // 休眠100ms
      } catch (InterruptedException ie) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" ("+this.getState()+") catch InterruptedException.");
      }
      i++;
      System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ("+this.getState()+") loop " + i);
    }
  }
}
 
public class Demo2 {
 
  public static void main(String[] args) {
    try {
      Thread t1 = new MyThread("t1"); // 新建“線程t1”
      System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is new.");
 
      t1.start();           // 啟動“線程t1”
      System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is started.");
 
      // 主線程休眠300ms,然后主線程給t1發“中斷”指令。
      Thread.sleep(300);
      t1.interrupt();
      System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is interrupted.");
 
      // 主線程休眠300ms,然后查看t1的狀態。
      Thread.sleep(300);
      System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is interrupted now.");
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

運行結果:

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t1 (NEW) is new.
t1 (RUNNABLE) is started.
t1 (RUNNABLE) loop 1
t1 (RUNNABLE) loop 2
t1 (TIMED_WAITING) is interrupted.
t1 (RUNNABLE) catch InterruptedException.
t1 (RUNNABLE) loop 3
t1 (RUNNABLE) loop 4
t1 (RUNNABLE) loop 5
t1 (TIMED_WAITING) is interrupted now.
t1 (RUNNABLE) loop 6
t1 (RUNNABLE) loop 7
t1 (RUNNABLE) loop 8
t1 (RUNNABLE) loop 9
...

結果說明:
程序進入了死循環!
為什么會這樣呢?這是因為,t1在“等待(阻塞)狀態”時,被interrupt()中斷;此時,會清除中斷標記[即isInterrupted()會返回false],而且會拋出InterruptedException異常[該異常在while循環體內被捕獲]。因此,t1理所當然的會進入死循環了。
解決該問題,需要我們在捕獲異常時,額外的進行退出while循環的處理。例如,在MyThread的catch(InterruptedException)中添加break 或 return就能解決該問題。
下面是通過“額外添加標記”的方式終止“狀態狀態”的線程的示例:

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// Demo3.java的源碼
class MyThread extends Thread {
 
  private volatile boolean flag= true;
  public void stopTask() {
    flag = false;
  }
 
  public MyThread(String name) {
    super(name);
  }
 
  @Override
  public void run() {
    synchronized(this) {
      try {
        int i=0;
        while (flag) {
          Thread.sleep(100); // 休眠100ms
          i++;
          System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ("+this.getState()+") loop " + i);
        }
      } catch (InterruptedException ie) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" ("+this.getState()+") catch InterruptedException.");
      }
    }
  }
}
 
public class Demo3 {
 
  public static void main(String[] args) {
    try {
      MyThread t1 = new MyThread("t1"); // 新建“線程t1”
      System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is new.");
 
      t1.start();           // 啟動“線程t1”
      System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is started.");
 
      // 主線程休眠300ms,然后主線程給t1發“中斷”指令。
      Thread.sleep(300);
      t1.stopTask();
      System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is interrupted.");
 
      // 主線程休眠300ms,然后查看t1的狀態。
      Thread.sleep(300);
      System.out.println(t1.getName() +" ("+t1.getState()+") is interrupted now.");
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

運行結果:

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t1 (NEW) is new.
t1 (RUNNABLE) is started.
t1 (RUNNABLE) loop 1
t1 (RUNNABLE) loop 2
t1 (TIMED_WAITING) is interrupted.
t1 (RUNNABLE) loop 3
t1 (TERMINATED) is interrupted now.

 

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