深入理解线程的优雅退出机制

快来打我* 2023-10-15 22:01 34阅读 0赞

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 #

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>标题</th> 
   <th>好处</th> 
   <th>坏处</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>优雅关闭（主动通知线程关闭）</td> 
   <td>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</td> 
   <td>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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>强行关闭线程</td> 
   <td>可以立刻关闭线程</td> 
   <td>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</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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）

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。