JDK推荐的线程关闭方式

JDK在线程的Stop方法时明确不得强行销毁一个线程,要优雅的退出线程。

何谓优雅退出线程,即业务将进行中请求正确被处理,取消待执行请求,执行资源回收,最终Thread Runable run 方法return 结束执行。

首先问为什么要退出一个线程,再提问如何退出一个线程

需要线程退出的常见场景

  1. 任务执行完成,或异常终止,任务认为无需再占用线程。
  2. 线程池根据当前任务执行情况,伸缩线程池。当任务执行较少时,退出空闲的线程。
  3. 服务或进程在关闭阶段,例如滚动发布时,需要退出线程、关闭线程池、关闭进程。
  4. 定时任务、周期任务需要终止执行时,需要退出当前线程。或者退出当前任务的执行。

总之既然能创建一个线程,就会有退出一个线程的能力。也会有退出线程的场景。

关闭一个线程的方式分为两种类型:通知线程主动关闭和强行关闭销毁线程。

优雅关闭Or强行关闭

标题 好处 坏处
优雅关闭(主动通知线程关闭) 能优雅退出线程,保证资源被释放,保证处理中请求正确被处理完成 无法立即关闭线程,执行中的任务不响应关闭信号,拒绝关闭线程
强行关闭线程 可以立刻关闭线程 存在资源未释放、处理中请求异常中断,例如分布式锁漏释放。写流程异常中断,数据不一致,重试也无法恢复

实际上强行关闭一个线程,坏处很多,假如要释放分布式锁前,突然关闭线程,那么这个分布式锁就无法释放。导致后续正常请求加锁失败被阻塞,影响用户提单等。

强行关闭一个线程无异于给服务器直接断电。

其他语言和Java语言退出线程的方式

除了Java其他语言如何退出线程呢,实际上每一种实现方式都有。例如C++中可以通过ExitThread、TerminateThread强行终止线程执行。linux既提供了pthread_exit C语言系统调用强行关闭线程,也提供了pthread_cancel通知线程关闭等优雅退出方式。

Java 也分别提供优雅和强制两种退出方式,但是目前jdk中明确极不推荐强制中断线程,在Thread.stop()强制中断线程的注释中, JDK这样解释

Thread.stop() 这种方法本身就是不安全的,Stop一个线程会随之解锁这个线程所持有的监视器(可以理解为锁),如果受这些监视器(锁)保护的临界对象处在不一致状态,则其他线程可能会看到这些对象处于不一致状态,那么将导致未知的行为。对Thread.Stop()的调用应该被简单的代码代替,例如 修改一个变量,目标线程定期检查这个变量,有序从run 方法return出来。如果目标线程在一个条件变量上wait,则其他线程应该使用interrupt方法中断目标线程。

实际上关闭一个线程强行和通知是两种理念,即是否应该相信线程任务的开发者优雅的、快速的主动退出线程,而不是被其他线程强制终止。 在Java中,退出线程的方式只有一种推荐,即优雅退出,并且jdk也给了建议,通过修改变量,由目标线程定期检查状态。或者通过interrupt中断方式通知目标线程。

下面我们探讨下如何优雅退出一个线程?

优雅退出线程

有哪些方式呢?

业务字段标记

业务系统经常遇到终止一个任务的诉求,例如系统中存在定时任务,例如外卖券包在过期后,未使用的金额,自动给用户退款。假设任务执行中,我需要重新制定任务的入参,需要先终止任务。如何做呢? 大部分任务类代码都会循环处理,例如扫描全表执行某个业务逻辑。一定存在循环处理的场景,可以在循环入口处判断任务是否需要终止执行,这样通过控制这个字段,我们就可以终止任务执行。

具体实施时,可以通过配置中心控制某一个任务是否要终止。

arduino 复制代码
while(config.isTaskEnable()){//从配置中心获取任务是否要终止
    //循环执行业务逻辑。直到执行完成退出,或者被终止。
}

这种退出方式,是告知线程"你应该在合适时机退出", 由线程自己选择在合适的时机检查该状态。那么开发者在设计任务代码时,就要提前设计 合理的退出点,在退出点检查是否需要退出。

Thread.interrupt()

JDK中提到了如果目标线程没有处于运行态,而是处于阻塞状态,自然无法检查退出的状态标记,如何通知这个线程退出呢?

JDK: 如果目标线程在一个条件变量上wait,则其他线程应该使用interrupt方法中断目标线程。

interrupt的JDK注释提到,

如果其他线程调用目标线程的interrupt方法,

  1. 恰好目标线程在调用. Object.wait(),object.join(),Object.sleep()等方法时,目标线程的中断位标记被清除,同时目标线程会立即从sleep、wait等调用中恢复,并且被抛出InterruptException。
  2. 如果目标线程在IO操作中被阻塞,例如io.channels.InterruptibleChannel,Channel将被关闭,线程的中断位被设置,同时目标线程收到java.nio.channels.ClosedByInterruptException。
  3. 如果目标线程被阻塞在java.nio.channels.Selector,线程中断状态被设置,然后目标线程立即从select中返回非零值。
  4. 如果其他条件都不成立,该线程中断位会被设置。

线程中断位标记了当前线程是否处于被中断状态,并且提供了Thread.isInterrupted方法查看当前是否处于中断位?那为什么目标线程阻塞在Object.wait(),Sleep()方法时,抛出了interruptException,会取消标记呢? 实际上interrupt操作执行两件事,1)设置中断位标记 2)通过unpark唤醒目标线程。(park和unpark分别可以阻塞线程和唤醒线程)

推荐一个非常好的博客 通过JVM源码分析 interrupt和sleep的实现原理。 # jvm源码分析之interrupt()

然而目标线程醒来时会检查当前是否处于中断位,如果是sleep或者wait操作。如果处于中断位则取消中断位,抛出异常。取消中段位的原因应该是一种规范,即抛出中断异常,即通知了线程中断,无需再用中段位标记。

其他场景2、场景3 在被唤醒后,分别执行对应的中断响应策略。

interrupt中断逻辑是确定的,业务线程要考虑自己是否调用了sleep、wait或者io、selector等操作,根据不同的场景,选择自己合适的中断响应策略。

那么推荐业务线程如何响应中断呢?

推荐的中断响应策略

立即响应中断

  1. 目标线程的任务在InterruptedException异常处理中,要主动回收资源,打印日志,退出任务执行。
  2. 目标线程如果没有阻塞操作,例如sleep、wait。可以通过 Thread.isInterrupted(),查看当前中断位状态,如果被中断了,则采取以上第一步操作。

忽略中断,交给上一层处理

所谓上一层,可以理解为是调用堆栈的上一层,例如本层代码不负责处理中断这个场景,那么Interrupt异常被抛出后,可以选择如何方案

  1. 抛出InterruptedException给上层,由上层代码处理。
  2. 调用Thread.interrupt()。重新设置中断位标记(自己中断自己)。由上游代码在本层方法返回后,检查中断位标记,进行中断处理。

当然最推荐的方式还是抛出InterruptedException,让上游感知到下游调用链中存在阻塞,让上游对中断异常进行处理。

千万不要吞掉中断

什么是吞掉中断?例如当sleep抛出InterruptedException后,忽略异常,不执行任何操作,继续执行业务逻辑。

csharp 复制代码
for (int i = 0; i < cnt; i++) {
   try {
      //执行业务逻辑
      Thread.sleep(10000);
   } catch (InterruptedException e) {

      System.out.println("被中断");
   }
   System.out.println("子线程执行中");
}

如果这样处理,中断异常被忽略,中断标记位也被忽略。即便上游方法对中断有处理策略,也无法感知到中断。例如上游调用可能会判断

scss 复制代码
while(true){
    callChildMethod();//调用下游方法,但是下游吞掉了中断
    if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {
       //回收资源,退出线程
    }
}

有人会问,既然上层都能知道处理中断,为什么下层方法开发者会不记得抛出中断或重置中断位呢?

因为上下两层,很可能不是一个开发者。例如上层是通用的框架代码,定义了任务的指定逻辑,提供了扩展点方法,下游只需要实现扩展方法即可。但是另一个开发者在实现扩展点方法时,吞掉了中断异常,导致本来框架层已经处理好中断了,但还是无法响应中断。

所以中断的响应是需要上下层,每一层代码逻辑都需要考虑的事情。就算框架层处理好中断异常处理,业务逻辑层也要关注中断处理。

最后提醒一下,Thread.interrupted方法会返回当前中断标记,并且取消中断位。如果只查询中断位,不想清理,可以使用 Thread.isInterrupted()。

总结

  1. 不推荐强制销毁线程,会导致资源无法被释放,进行中请求无法正常处理完,导致业务数据处于不可知的状态。
  2. Java推荐优雅退出线程。
  3. 业务层可以使用字段标记,定期检查是否需要退出任务。
  4. Thread.interrupt中断目标线程、isInterrupted查询中断位标记。
  5. 使用Thread.interrupt处理中断也可以优雅退出,但需要上下层堆栈都要关注中断,不得吞掉中断。
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