阿里一面：Java中如何停止執行緒？

码农Academy發表於2024-03-14
阿里Java執行緒

引言

在Java多執行緒程式設計中，正確且安全地停止執行緒是一項關鍵技能。簡單粗暴地“殺死”執行緒不僅可能導致資料不一致性，還可能引發各種難以預測的錯誤。本文將探討幾種在Java中優雅地停止執行緒的方法，以確保程式的健壯性和可靠性。

使用標誌位（共享變數）停止執行緒

一種常見的做法是使用一個boolean型別的標誌位來控制執行緒的執行。執行緒在執行任務的過程中不斷檢查標誌位的狀態，當標誌位被設定為true時，執行緒停止執行任務，從而退出執行緒。

class StoppableThread extends Thread {  
    private volatile boolean isStopped = true;  
  
    @Override  
    public void run() {  
        while (isStopped) {  
            // 執行緒執行任務的程式碼  
        }  
        // 清理資源並在檢查到退出標誌時退出  
    }  
  
    public void stopThread() {  
        // 在需要時設定標識=false，停止執行緒   
isStopped = false;  
    }  
}

這種方式簡單易用，它可以控制執行緒的停止時機，靈活性較高，適用於簡單的執行緒任務。但是如果任務執行時間過長或者任務中有阻塞操作，可能無法及時響應停止請求。並且這種方式的任務中需要週期性地檢查標誌位狀態，可能會影響效能。

使用Thread.stop()方法（已過時）

雖然Thread類提供了stop()方法用於停止執行緒，但是這個方法已經被標記為過時(deprecated)，不推薦使用。因為它可能會導致執行緒不安全的終止，引發一系列問題，如不釋放鎖、資源洩露等。

image.png

stop()方法確實可以停止執行緒的。

使用interrupt()方法

Java提供了一種基於中斷模型的方式來請求執行緒停止。中斷並不是立即停止執行緒的執行，而是設定一箇中斷標誌，執行緒需要自行檢查並響應這個中斷訊號。

public static void main(String[] args) {  
    // 預設情況下，interrupted標記位為false。該方法用於檢查當前執行緒的中斷狀態，返回true表示執行緒已被中斷，返回false表示執行緒未被中斷  
    System.out.println("初始狀態下的Interrupted標記位：" + Thread.currentThread().isInterrupted());  
    // 執行Interrupted。該方法用於中斷當前執行緒，它會設定當前執行緒的中斷標記位為true。  
    Thread.currentThread().interrupt();  
    System.out.println("執行Interrupted後的Interrupted標記位：" + Thread.currentThread().isInterrupted());  
    // 該方法用於檢查當前執行緒的中斷狀態，並清除中斷狀態。如果當前執行緒被中斷，則返回true，並清除中斷狀態；如果當前執行緒未被中斷，則返回false。  
    System.out.println("返回當前執行緒：" + Thread.interrupted());  
    System.out.println(Thread.interrupted());  
}

初始狀態下的Interrupted標記位：false
執行Interrupted後的Interrupted標記位：true
返回當前執行緒：true
false

在這段程式碼中，兩次呼叫interrupted()方法，第一次返回true（因為之前呼叫了interrupt()方法），第二次返回false（因為在第一次呼叫後，中斷狀態被清除）。

Thread myThread = new Thread(() -> {  
    while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {  
        // 執行任務...  
    }  
    // 清理資源並在檢查到中斷標誌時退出  
});  
  
myThread.start();  
// 在需要停止執行緒時  
myThread.interrupt();

對於阻塞操作（如IO操作或wait()方法），當執行緒在阻塞狀態時收到中斷請求，某些方法會丟擲InterruptedException。在這種情況下，處理方式通常是捕獲異常，執行必要的清理操作，並根據需要決定是否退出執行緒。

try {  
    synchronized (someLock) {  
        someLock.wait();  // 在wait期間，如果執行緒被中斷，會丟擲InterruptedException  
    }  
} catch (InterruptedException e) {  
    Thread.currentThread().interrupt(); // 重新設定中斷標誌，以便後續程式碼可以感知  
    // 清理並退出執行緒  
}

這種方式可以優雅地停止執行緒，即使執行緒處於阻塞狀態也能夠及時響應停止請求。透過捕獲InterruptedException異常，可以在停止執行緒時進行清理工作。但是需要線上程任務中處理InterruptedException異常，這無形之中增加了程式碼複雜度。並且如果任務不是阻塞的，需要在任務中週期性地檢查執行緒的中斷狀態。

使用執行緒池來管理執行緒

使用ExecutorService來管理執行緒可以更加靈活地控制執行緒的生命週期。透過呼叫ExecutorService的shutdown()或shutdownNow()方法來停止執行緒池中的所有執行緒，從而優雅地停止執行緒。

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);  
  
// 提交任務到執行緒池  
executor.submit(new MyTask());  
  
// 關閉執行緒池  
executor.shutdown();

透過ExecutorService可以更加靈活地管理執行緒，包括啟動、執行和停止。但是他是停止執行緒池中的所有執行緒。在Java中，沒有直接提供停止執行緒池中特定執行緒的方法。因為執行緒池是一種管理執行緒的容器，它負責管理執行緒的建立、排程和銷燬。但是我們可以使用Future物件來表示執行緒池中的任務，透過呼叫Future的cancel(boolean mayInterruptIfRunning)方法，可以嘗試取消任務的執行。在呼叫cancel(true)時，表示可以中斷正在執行的任務。

ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();  
Future<?> future = executor.submit(() -> {  
    // 執行任務...  
    // 在適當位置檢查Thread.currentThread().isInterrupted()  
});  
  
// 在需要停止任務時  
future.cancel(true);  // 引數為true表示可以中斷正在執行的任務  
executor.shutdown();

這種方式雖然呼叫了cancel(true)，任務也需要在適當的時機檢查中斷狀態並做出相應處理。如果任務已經被中斷，可能無法繼續執行，需要在任務中捕獲InterruptedException異常並進行適當的清理工作。

總結

優雅地停止執行緒是編寫高質量Java多執行緒程式的關鍵之一。在選擇停止執行緒的方法時，需要考慮執行緒的執行情況、任務特性以及程式設計的要求。一般而言，使用interrupt()方法或者ExecutorService來管理執行緒是較為推薦的做法，可以有效地避免執行緒不安全的終止以及資源洩露等問題。

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