如何优雅的关闭Java线程池

面试中经常会问到,创建一个线程池需要哪些参数啊,线程池的工作原理啊,却很少会问到线程池如何安全关闭的。

也正是因为大家不是很关注这块,即便是工作三四年的人,也会有因为线程池关闭不合理,导致应用无法正常stop的情况,还有出现一些报错的问题。

本篇就以ThreadPoolExecutor为例,来介绍下如何优雅的关闭线程池。

01 线程中断

在介绍线程池关闭之前,先介绍下Thread的interrupt。

在程序中,我们是不能随便中断一个线程的,因为这是极其不安全的操作,我们无法知道这个线程正运行在什么状态,它可能持有某把锁,强行中断可能导致锁不能释放的问题;或者线程可能在操作数据库,强行中断导致数据不一致混乱的问题。正因此,JAVA里将Thread的stop方法设置为过时,以禁止大家使用。

一个线程什么时候可以退出呢?当然只有线程自己才能知道。

所以我们这里要说的Thread的interrrupt方法,本质不是用来中断一个线程。是将线程设置一个中断状态。

当我们调用线程的interrupt方法,它有两个作用:

1、如果此线程处于阻塞状态(比如调用了wait方法,io等待),则会立马退出阻塞,并抛出InterruptedException异常,线程就可以通过捕获InterruptedException来做一定的处理,然后让线程退出。

2、如果此线程正处于运行之中,则线程不受任何影响,继续运行,仅仅是线程的中断标记被设置为true。所以线程要在适当的位置通过调用isInterrupted方法来查看自己是否被中断,并做退出操作。

注:

如果线程的interrupt方法先被调用,然后线程调用阻塞方法进入阻塞状态,InterruptedException异常依旧会抛出。

如果线程捕获InterruptedException异常后,继续调用阻塞方法,将不再触发InterruptedException异常。

02 线程池的关闭

线程池提供了两个关闭方法,shutdownNow和shuwdown方法。

shutdownNow方法的解释是:线程池拒接收新提交的任务,同时立马关闭线程池,线程池里的任务不再执行。

shutdown方法的解释是:线程池拒接收新提交的任务,同时等待线程池里的任务执行完毕后关闭线程池。

以上的说法虽然没错,但是还有很多的细节,比如调用shutdown方法后,正在执行任务的线程做出什么反应?正在等待任务的线程又做出什么反应?线程在什么情况下才会彻底退出。如果不了解这些细节,在关闭线程池时就难免遇到,像线程池关闭不了,关闭线程池出现报错等情况。

再说这些关闭线程池细节之前,需要强调一点的是,调用完shutdownNow和shuwdown方法后,并不代表线程池已经完成关闭操作,它只是异步的通知线程池进行关闭处理。如果要同步等待线程池彻底关闭后才继续往下执行,需要调用awaitTermination方法进行同步等待。

有了以上介绍,下面就结合线程池源码,分别说说这两个线程池关闭方法的一些实现细节。

shutdownNow

我们看一下shutdownNow方法的源码:

在shutdownNow方法里,重要的三句代码我用红色数字标出来了。

第一句就是原子性的修改线程池的状态为STOP状态(比较简单我就不贴代码了)

第三句是将队列里还没有执行的任务放到列表里,返回给调用方。

第二句是遍历线程池里的所有工作线程,然后调用线程的interrupt方法。如下图:

 

以上就是shutdownNow方法的执行逻辑:将线程池状态修改为STOP,然后调用线程池里的所有线程的interrupt方法。

调用shutdownNow后,线程池里的线程会做如何反应呢?那就要看,线程池里线程正在执行的代码逻辑了。其在线程池的runWorker方法里(对线程池的执行原理不了解的,请看之前的文章),其代码如下:

正常情况下,线程池里的线程,就是在这个while循环里不停地执行。其中代码task.run()就是在执行我们提交给线程池的任务,如当我们调用shutdownNow时,task.run()里面正处于IO阻塞,则会导致报错,如果task.run()里正在正常执行,则不受影响,继续执行完这个任务。

从上图看的出来,如果getTask()方法返回null,也会导致线程的退出。我们再来看看getTask方法的实现:

如果我们调用shutdownNow方法时,线程处于从队列里读取任务而阻塞中(图中下边的红框),则会导致抛出InterruptedException异常,但因为异常被捕获,线程将会继续在这个for循环里执行。

还记得shutdownNow方法里将线程修改为STOP状态吧,当执行到上边红框里的代码时,由于STOP状态值是大于SHUTDOWN状态,STOP也大于等于STOP,不管任务队列是否为空,都会进入if语句从而返回null,线程退出。

总结:

当我们调用线程池的shutdownNow时,

如果线程正在getTask方法中执行,则会通过for循环进入到if语句,于是getTask返回null,从而线程退出。不管线程池里是否有未完成的任务。

如果线程因为执行提交到线程池里的任务而处于阻塞状态,则会导致报错(如果任务里没有捕获InterruptedException异常),否则线程会执行完当前任务,然后通过getTask方法返回为null来退出。

shutdown

我们再来看看shutdown方法的源码:

跟shutdownNow类似,只不过它是将线程池的状态修改为SHUTDOWN状态,然后调用interruptIdleWorkers方法,来中断空闲的线程。这是interruptIdleWorkers方法的实现:

跟shutdownNow方法调用interruptWorkers方法不同的是,interruptIdleWorkers方法在遍历线程池里的线程时,有一个w.tryLock()加锁判断,只有加锁成功的线程才会被调用interrupt方法。那什么情况下才能被加锁成功?什么情况下不能被加锁成功呢?这就需要我们继续回到线程执行的runWorker方法。

在上边runWorker方法代码的截图中,我刻意将w.lock()和w.unlock()调用用红框圈起。其实就是正运行在w.lock和w.unlock之间的线程将因为加锁失败,而不会被调用interrupt方法,换句话说,就是正在执行线程池里任务的线程不会被中断。

不管是被调用了interrupt的线程还是没被调用的线程,什么时候退出呢?,这就要看getTask方法的返回是否为null了。

在getTask里的if判断(上文中getTask代码截图中上边红色方框的代码)中,由于线程池被shutdown方法修改为SHUTDOWN状态,SHUTDOWN大于等于SHUTDOWN成立没问题,但是SHUTDOWN不在大于等于STOP状态,所以只有队列为空,getTask方法才会返回null,导致线程退出。

总结:

当我们调用线程池的shuwdown方法时,

如果线程正在执行线程池里的任务,即便任务处于阻塞状态,线程也不会被中断,而是继续执行。

如果线程池阻塞等待从队列里读取任务,则会被唤醒,但是会继续判断队列是否为空,如果不为空会继续从队列里读取任务,为空则线程退出。

03 优雅的关闭线程池

有了上边对两个关闭线程池方法的了解,相信优雅安全关闭线程池将不再是问题。

我们知道,使用shutdownNow方法,可能会引起报错,使用shutdown方法可能会导致线程关闭不了。

所以当我们使用shutdownNow方法关闭线程池时,一定要对任务里进行异常捕获。

当我们使用shuwdown方法关闭线程池时,一定要确保任务里不会有永久阻塞等待的逻辑,否则线程池就关闭不了。

最后,一定要记得,shutdownNow和shuwdown调用完,线程池并不是立马就关闭了,要想等待线程池关闭,还需调用awaitTermination方法来阻塞等待。

posted @ 2018-05-10 11:09  清泉^_^  阅读(42670)  评论(3编辑  收藏