java线程的中断的方式原理分析

╰半橙微兮° 2023-02-20 07:40 13阅读 0赞

虽然本篇是讲解线程的中断方式的，但是我还是想多讲解一个知识点，那就是线程的启动。只有启动才有中断的，我觉得这个线程的启动很有必要讲解的。

线程的启动

我们知道启动线程，也就是调用 start()方法去启动一个线程，当 run 方法中的代码执行完毕 以后，线程的生命周期也将终止。调用 start 方法的语义是 当前线程告诉 JVM，启动调用 start 方法的线程。但是它的原理我们知道吗？我们就来粗略的看一下吧。

线程的启动原理

很多同学最早学习线程的时候会比较疑惑，启动一个线程 为什么是调用 start 方法，而不是 run 方法，这做一个简单 的分析，先简单看一下 start 方法的定义：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L29sZHNoYXVp_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

我们看到调用 start 方法实际上是调用一个 native 方法 start0()来启动一个线程，首先 start0()这个方法是在 Thread 的静态块中来注册的，代码如下：

![20200624223929756.png][]

registerNatives 的本地方法的定义在文件 Thread.c,Thread.c 定义了各个操作系统平台要用的关于线 程的公共数据和操作，以下是 Thread.c 的全部内容 [http://hg.openjdk.java.net/jdk8/jdk8/jdk/file/00cd9dc3c 2b5/src/share/native/java/lang/Thread.c][http_hg.openjdk.java.net_jdk8_jdk8_jdk_file_00cd9dc3c 2b5_src_share_native_java_lang_Thread.c]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L29sZHNoYXVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

从 这 段 代 码 可 以 看 出 ， start0() ， 实 际 会 执 行 JVM\_StartThread方法，这个方法是干嘛的呢? 从名字上 来看，似乎是在 JVM 层面去启动一个线程，如果真的是这 样，那么在 JVM 层面，一定会调用 Java 中定义的 run 方法。那接下来继续去找找答案。我们找到 jvm.cpp 这个文 件;这个文件需要下载 hotspot 的源码才能找到.

![20200624224312493.png][]

JVM\_ENTRY 是用来定义 JVM\_StartThread 函数的，在这 个函数里面创建了一个真正和平台有关的本地线程. 本着 打破砂锅查到底的原则，继续看看 newJavaThread 做了什 么事情,继续寻找 JavaThread 的定义

在 hotspot 的源码中 thread.cpp 文件中 1558 行的位置可 以找到![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L29sZHNoYXVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

这个方法有两个参数，第一个是函数名称，线程创建成功 之后会根据这个函数名称调用对应的函数;第二个是当前 进程内已经有的线程数量。最后我们重点关注与一下 os::create\_thread,实际就是调用平台创建线程的方法来创 建线程。

接下来就是线程的启动，会调用 Thread.cpp 文件中的 Thread::start(Thread\* thread)方法，代码如下

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L29sZHNoYXVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

start 方法中有一个函数调用: os::start\_thread(thread);， 调用平台启动线程的方法，最终会调用 Thread.cpp 文件中 的 JavaThread::run()方法

线程的终止

线程的启动过程大家都非常熟悉，但是如何终止一个线程 呢? 这是面试过程中针对 3 年左右的人喜欢问到的一个 题目。  
线程的终止，并不是简单的调用 stop 命令去。虽然 api 仍 然可以调用，但是和其他的线程控制方法如 suspend、 resume 一样都是过期了的不建议使用，就拿 stop 来说， stop 方法在结束一个线程时并不会保证线程的资源正常释 放，因此会导致程序可能出现一些不确定的状态。 要优雅的去中断一个线程，在线程中提供了一个 interrupt 方法

interrupt 方法

当其他线程通过调用当前线程的 interrupt 方法，表示向当 前线程打个招呼，告诉他可以中断线程的执行了，至于什么时候中断，取决于当前线程自己。 线程通过检查资深是否被中断来进行相应，可以通过 isInterrupted()来判断是否被中断。 通过下面这个例子，来实现了线程终止的逻辑。

我们来看下代码实现：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L29sZHNoYXVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

加上thread.interrupt()的代码执行结果：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L29sZHNoYXVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

去掉的结果：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L29sZHNoYXVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

这种通过标识位或者中断操作的方式能够使线程在终止时 有机会去清理资源，而不是武断地将线程停止，因此这种 终止线程的做法显得更加安全和优雅

Thread.interrupted

上面的案例中，通过 interrupt，设置了一个标识告诉线程 可以终止了，线程中还提供了静态方法 Thread.interrupted()对设置中断标识的线程复位。比如在 上面的案例中，外面的线程调用 thread.interrupt 来设置中 断标识，而在线程里面，又通过 Thread.interrupted 把线 程的标识又进行了复位

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L29sZHNoYXVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]

看下运行结果：

![2020062423014820.png][]

不加复位操作：

![20200624230236266.png][]

异常使线程复位：

除了通过 Thread.interrupted 方法对线程中断标识进行复 位以外，还有一种被动复位的场景，就是对抛出 InterruptedException 异 常 的 方 法 ， 在 InterruptedException 抛出之前，JVM 会先把线程的中断 标识位清除，然后才会抛出 InterruptedException，这个时 候如果调用 isInterrupted 方法，将会返回 false

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L29sZHNoYXVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 8][]

这个异常是不影响程序的执行的

为什么要复位

Thread.interrupted()是属于当前线程的，是当前线程对外 界中断信号的一个响应，表示自己已经得到了中断信号， 但不会立刻中断自己，具体什么时候中断由自己决定，让 外界知道在自身中断前，他的中断状态仍然是 false，这就 是复位的原因。

线程的终止原理

我们来看一下 thread.interrupt()方法做了什么事情：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L29sZHNoYXVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 9][]

这个方法里面，调用了 interrupt0()，这个方法在前面分析 start 方法的时候见过，是一个 native 方法，这里就不再重 复贴代码了，同样，我们找到 jvm.cpp 文件，找到 JVM\_Interrupt 的定义

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L29sZHNoYXVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 10][]

这个方法比较简单，直接调用了 Thread::interrupt(thr)这 个方法，这个方法的定义在 Thread.cpp 文件中，代码如下

![20200624230723990.png][]

Thread::interrupt 方法调用了 os::interrupt 方法，这个是调 用平台的 interrupt 方法，这个方法的实现是在 os\_\*.cpp 文件中，其中星号代表的是不同平台，因为 jvm 是跨平台 的，所以对于不同的操作平台，线程的调度方式都是不一 样的。我们以 os\_linux.cpp 文件为例

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L29sZHNoYXVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 11][]

set\_interrupted(true)实际上就是调用 osThread.hpp 中的 set\_interrupted()方法，在 osThread 中定义了一个成员属 性 volatile jint \_interrupted;

通过上面的代码分析可以知道，thread.interrupt()方法实际 就是设置一个 interrupted 状态标识为 true、并且通过 ParkEvent 的 unpark 方法来唤醒线程。

1.  对于 synchronized 阻塞的线程，被唤醒以后会继续尝试
    
    获取锁，如果失败仍然可能被 park
2.  在调用 ParkEvent 的 park 方法之前，会先判断线程的中
    
    断状态，如果为 true，会清除当前线程的中断标识
3.  Object.wait 、 Thread.sleep 、 Thread.join 会 抛 出
    
    InterruptedException

这里给大家普及一个知识点，为什么 Object.wait、 Thread.sleep 和 Thread.join 都 会 抛 出 InterruptedException? 你会发现这几个方法有一个共同 点，都是属于阻塞的方法 而阻塞方法的释放会取决于一些外部的事件，但是阻塞方 法可能因为等不到外部的触发事件而导致无法终止，所以 它允许一个线程请求自己来停止它正在做的事情。当一个 方法抛出 InterruptedException 时，它是在告诉调用者如 果执行该方法的线程被中断，它会尝试停止正在做的事情 并且通过抛出 InterruptedException 表示提前返回。

所以，这个异常的意思是表示一个阻塞被其他线程中断了。 然后，由于线程调用了 interrupt()中断方法，那么

Object.wait、Thread.sleep 等被阻塞的线程被唤醒以后会 通过 is\_interrupted 方法判断中断标识的状态变化，如果发 现中断标识为 true，则先清除中断标识，然后抛出 InterruptedException 需要注意的是，InterruptedException 异常的抛出并不意味 着线程必须终止，而是提醒当前线程有中断的操作发生， 至于接下来怎么处理取决于线程本身，比如

1. 直接捕获异常不做任何处理  
2. 将异常往外抛出  
3. 停止当前线程，并打印异常信息 为了让大家能够更好的理解上面这段话，我们以 Thread.sleep 为例直接从 jdk 的源码中找到中断标识的清 除以及异常抛出的方法代码  
找到 is\_interrupted()方法，linux 平台中的实现在 os\_linux.cpp 文件中，代码如下

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L29sZHNoYXVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 12][]

到 Thread.sleep 这个操作在 jdk 中的源码体现，怎么找?

相信如果前面大家有认真看的话，应该能很快找到，代码 在 jvm.cpp 文件中

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L29sZHNoYXVp_size_16_color_FFFFFF_t_70 13][]

注意上面加了中文注释的地方的代码，先判断 is\_interrupted 的状态，然后抛出一个 InterruptedException 异常。到此为止，我们就已经分析清 楚了中断的整个流程。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L29sZHNoYXVp_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200624223422759.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L29sZHNoYXVp,size_16,color_FFFFFF,t_70
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