在歷史上，Java試圖提供過搶占式限制中斷，但問題多多，例如前文介紹的已被廢棄的Thread.stop、Thread.suspend和 Thread.resume等。另一方面，出于Java應(yīng)用代碼的健壯性的考慮，降低了編程門檻，減少不清楚底層機制的程序員無意破壞系統(tǒng)的概率。

    如今，Java的線程調(diào)度不提供搶占式中斷，而采用協(xié)作式的中斷。其實，協(xié)作式的中斷，原理很簡單，就是輪詢某個表示中斷的標記，我們在任何普通代碼的中都可以實現(xiàn)。

例如下面的代碼：
    volatile bool isInterrupted;
    //…
    while(!isInterrupted) {
        compute();
    }
    但是，上述的代碼問題也很明顯。當compute執(zhí)行時間比較長時，中斷無法及時被響應(yīng)。另一方面，利用輪詢檢查標志變量的方式，想要中斷wait和sleep等線程阻塞操作也束手無策。

    如果仍然利用上面的思路，要想讓中斷及時被響應(yīng)，必須在虛擬機底層進行線程調(diào)度的對標記變量進行檢查。是的，JVM中確實是這樣做的。

下面摘自java.lang.Thread的源代碼：

        public static boolean interrupted() {
            return currentThread().isInterrupted(true);
        }
       //…
        private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);

可以發(fā)現(xiàn)，isInterrupted被聲明為native方法，取決于JVM底層的實現(xiàn)。

    實際上，JVM內(nèi)部確實為每個線程維護了一個中斷標記。但應(yīng)用程序不能直接訪問這個中斷變量，必須通過下面幾個方法進行操作：

    public class Thread {
        //設(shè)置中斷標記
        public void interrupt() { ... } 
        //獲取中斷標記的值
        public boolean isInterrupted() { ... }
        //清除中斷標記，并返回上一次中斷標記的值
        public static boolean interrupted() { ... }  
    }

    通常情況下，調(diào)用線程的interrupt方法，并不能立即引發(fā)中斷，只是設(shè)置了JVM內(nèi)部的中斷標記。因此，通過檢查中斷標記，應(yīng)用程序可以做一些特殊操作，也可以完全忽略中斷。

    你可能想，如果JVM只提供了這種簡陋的中斷機制，那和應(yīng)用程序自己定義中斷變量并輪詢的方法相比，基本也沒有什么優(yōu)勢。

    JVM內(nèi)部中斷變量的主要優(yōu)勢，就是對于某些情況，提供了模擬自動“中斷陷入”的機制。

    在執(zhí)行涉及線程調(diào)度的阻塞調(diào)用時（例如wait、sleep和join），如果發(fā)生中斷，被阻塞線程會“盡可能快的”拋出InterruptedException。因此，我們就可以用下面的代碼框架來處理線程阻塞中斷：
    try {
        //wait、sleep或join
    }
    catch(InterruptedException e) {
        //某些中斷處理工作
    }
    所謂“盡可能快”，我猜測JVM就是在線程調(diào)度調(diào)度的間隙檢查中斷變量，速度取決于JVM的實現(xiàn)和硬件的性能。   

    然而，對于某些線程阻塞操作，JVM并不會自動拋出InterruptedException異常。例如，某些I/O操作和內(nèi)部鎖操作。對于這類操作，可以用其他方式模擬中斷：

    1）java.io中的異步socket I/O

    讀寫socket的時候，InputStream和OutputStream的read和write方法會阻塞等待，但不會響應(yīng)java中斷。不過，調(diào)用Socket的close方法后，被阻塞線程會拋出SocketException異常。

    2）利用Selector實現(xiàn)的異步I/O

    如果線程被阻塞于Selector.select（在java.nio.channels中），調(diào)用wakeup方法會引起ClosedSelectorException異常。

    3）鎖獲取

    如果線程在等待獲取一個內(nèi)部鎖，我們將無法中斷它。但是，利用Lock類的lockInterruptibly方法，我們可以在等待鎖的同時，提供中斷能力。
    另外，在任務(wù)與線程分離的框架中，任務(wù)通常并不知道自身會被哪個線程調(diào)用，也就不知道調(diào)用線程處理中斷的策略。所以，在任務(wù)設(shè)置了線程中斷標記后，并不能確保任務(wù)會被取消。因此，有以下兩條編程原則：
    1）除非你知道線程的中斷策略，否則不應(yīng)該中斷它。

        這條原則告訴我們，不應(yīng)該直接調(diào)用Executer之類框架中線程的interrupt方法，應(yīng)該利用諸如Future.cancel的方法來取消任務(wù)。

    2）任務(wù)代碼不該猜測中斷對執(zhí)行線程的含義。

        這條原則告訴我們，一般代碼遇在到InterruptedException異常時，不應(yīng)該將其捕獲后“吞掉”，而應(yīng)該繼續(xù)向上層代碼拋出。

    總之，Java中的非搶占式中斷機制，要求我們必須改變傳統(tǒng)的搶占式中斷思路，在理解其本質(zhì)的基礎(chǔ)上，采用相應(yīng)的原則和模式來編程。

最新評論