线程任务的取消

2022-02-19 20:52:46

当外部代码能够在活动自然完成之前，把它的状态更改为完成状态，那么这个活动被称为可取消（cancellable）。取消任务是一个很常见的需求，无论是由于用户请求还是系统错误引起的服务关闭等等原因。最简单的任务取消策略就是在线程中维持一个bool变量，在run方法中判断此变量的bool值来决定是否取消任务。显然，这个bool变量需要声明为volatile，以保持多线程环境下可见性（所谓可见性，就是当一个线程修改共享对象的某个状态变量后，另一个线程可以马上看到修改结果）。下面是一个来自《java并发编程实践》的例子：

package net.rubyeye.concurrency.chapter7;

import java.math.BigInteger;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class PrimeGenerator implements Runnable {
    private final List<BigInteger> primes = new ArrayList<BigInteger>();

    private volatile boolean cancelled;
    public void run() {
        BigInteger p = BigInteger.ONE;
        while (!cancelled) {
            p = p.nextProbablePrime();
            synchronized (this) {
                primes.add(p);
            }
        }
    }
    public void cancel() {
        cancelled = true;
    }
    public synchronized List<BigInteger> get() {
        return new ArrayList<BigInteger>(primes);
    }

    public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
        PrimeGenerator generator = new PrimeGenerator();
        new Thread(generator).start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } finally {
            generator.cancel();
        }
    }
}

main中启动一个素数生成的任务，线程运行一秒就取消掉。通过线程中的cancelled变量来表征任务是否继续执行。既然是最简单的策略，那么什么是例外情况？显然，阻塞操作下（比如调用join,wait,sleep方法)，这样的策略会出问题。任务因为调用这些阻塞方法而被阻塞，它将不会去检查volatile变量，导致取消操作失效。那么解决办法是什么？中断！考虑我们用BlockingQueue去保存生成的素数，BlockingQueue的put方法是阻塞的（当BlockingQueue满的时候，put操作会阻塞直到有元素被take），让我们看看不采用中断，仍然采用简单策略会出现什么情况：

package net.rubyeye.concurrency.chapter7;

import java.math.BigInteger;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class BrokenPrimeProducer extends Thread {
    static int i = 1000;

    private final BlockingQueue<BigInteger> queue;

    private volatile boolean cancelled = false;

    BrokenPrimeProducer(BlockingQueue<BigInteger> queue) {
        this.queue = queue;
    }

    public void run() {
        BigInteger p = BigInteger.ONE;
        try {
            while (!cancelled) {
                p = p.nextProbablePrime();
                queue.put(p);
            }
        } catch (InterruptedException cusumed) {
        }
    }

    public void cancel() {
        this.cancelled = false;
    }

    public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
        BlockingQueue<BigInteger> queue = new LinkedBlockingQueue<BigInteger>(
                10);
        BrokenPrimeProducer producer = new BrokenPrimeProducer(queue);
        producer.start();
        try {
            while (needMorePrimes())
                queue.take();
        } finally {
            producer.cancel();
        }
    }

    public static boolean needMorePrimes() throws InterruptedException {
        boolean result = true;
        i--;
        if (i == 0)
            result = false;
        return result;
    }
}

我们在main中通过queue.take来消费产生的素数（虽然仅仅是取出扔掉），我们只消费了1000个素数，然后尝试取消产生素数的任务，很遗憾，取消不了，因为产生素数的线程产生素数的速度大于我们消费的速度，我们在消费1000后就停止消费了，那么任务将被queue的put方法阻塞，永远也不会去判断cancelled状态变量，任务取消不了。正确的做法应当是使用中断(interrupt）：

package net.rubyeye.concurrency.chapter7;

import java.math.BigInteger;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class PrimeProducer extends Thread {
    static int i = 1000;

    private final BlockingQueue<BigInteger> queue;

    private volatile boolean cancelled = false;

    PrimeProducer(BlockingQueue<BigInteger> queue) {
        this.queue = queue;
    }

    public void run() {
        BigInteger p = BigInteger.ONE;
        try {
            while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                p = p.nextProbablePrime();
                queue.put(p);
            }
        } catch (InterruptedException cusumed) {
        }
    }

    public void cancel() {
        interrupt();
    }

    public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
        BlockingQueue<BigInteger> queue = new LinkedBlockingQueue<BigInteger>(
                10);
        PrimeProducer producer = new PrimeProducer(queue);
        producer.start();
        try {
            while (needMorePrimes())
                queue.take();
        } finally {
            producer.cancel();
        }
    }

    public static boolean needMorePrimes() throws InterruptedException {
        boolean result = true;
        i--;
        if (i == 0)
            result = false;
        return result;
    }
}

   在run方法中，通过Thread的isInterrupted来判断interrupt status是否已经被修改，从而正确实现了任务的取消。关于interrupt，有一点需要特别说明，调用interrupt并不意味着必然停止目标线程的正在进行的工作，它仅仅是传递一个请求中断的信号给目标线程，目标线程会在下一个方便的时刻中断。而对于阻塞方法产生的InterruptedException的处理，两种选择：要么重新抛出让上层代码来处理，要么在catch块中调用Thread的interrupt来保存中断状态。除非你确定要让工作线程终止（如上所示代码），否则不要仅仅是catch而不做任务处理工作（生吞了InterruptedException)，更详细可以参考这里。如果不清楚外部线程的中断策略，生搬硬套地调用interrupt可能产生不可预料的后果，可参见书中7.1.4例子。

   另外一个取消任务的方法就是采用Future来管理任务,这是JDK5引入的，用于管理任务的生命周期，处理异常等。比如调用ExecutorService的sumit方法会返回一个Future来描述任务，而Future有一个cancel方法用于取消任务。
   那么，如果任务调用了不可中断的阻塞方法，比如Socket的read、write方法，java.nio中的同步I/O，那么该怎么处理呢？简单地，关闭它们！参考下面的例子：

package net.rubyeye.concurrency.chapter7;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.Socket;

/**
* 展示对于不可中断阻塞的取消任务通过关闭socket引发异常来中断
*
* @author Admin
*
*/
public abstract class ReaderThread extends Thread {
    private final Socket socket;

    private final InputStream in;

    public ReaderThread(Socket socket) throws IOException {
        this.socket = socket;
        this.in = socket.getInputStream();
    }

    // 重写interrupt方法
    public void interrupt() {
        try {
            socket.close();
        } catch (IOException e) {
        } finally {
            super.interrupt();
        }
    }

    public void run() {
        try {
            byte[] buf = new byte[1024];
            while (true) {
                int count = in.read(buf);
                if (count < 0)
                    break;
                else if (count > 0)
                    processBuff(buf, count);
            }
        } catch (IOException e) {
        }
    }

    public abstract void processBuff(byte[] buf, int count);
}

Reader线程重写了interrupt方法，其中调用了socket的close方法用于中断read方法，最后，又调用了super.interrupt()，防止当调用可中断的阻塞方法时不能正常中断。文章转自庄周梦蝶，原文发布时间 2007-09-03

文章转自庄周梦蝶，原文发布时间

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