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Java并發基礎實踐--退出任務I

計劃寫一個"Java并發基礎實踐"系列，算作本人對Java并發學習與實踐的簡單總結。本文是該系列的第一篇，介紹了退出并發任務的最簡單方法。(2013.09.25最后更新)

在一個并發任務被啟動之后，不要期望它總是會執行完成。由于時間限制，資源限制，用戶操作，甚至是任務中的異常(尤其是運行時異常)，...都可能造成任務不能執行完成。如何恰當地退出任務是一個很常見的問題，而且實現方法也不一而足。

1. 任務
創建一個并發任務，遞歸地獲取指定目錄下的所有子目錄與文件的絕對路徑，最后再將這些路徑信息保存到一個文件中，如代碼清單1所示：

清單1
public class FileScanner implements Runnable {

    private File root = null;

    private List<String> filePaths = new ArrayList<String>();

    public FileScanner1(File root) {
        if (root == null || !root.exists() || !root.isDirectory()) {
            throw new IllegalArgumentException("root must be legal directory");
        }

        this.root = root;
    }

    @Override
    public void run() {
        travleFiles(root);
        try {
            saveFilePaths();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private void travleFiles(File parent) {
        String filePath = parent.getAbsolutePath();
        filePaths.add(filePath);

        if (parent.isDirectory()) {
            File[] children = parent.listFiles();
            for (File child : children) {
                travleFiles(child);
            }
        }
    }

    private void saveFilePaths() throws IOException {
        FileWriter fos = new FileWriter(new File(root.getAbsoluteFile()
                + File.separator + "filePaths.out"));
        for (String filePath : filePaths) {
            fos.write(filePath + "\n");
        }
        fos.close();
    }
}

2. 停止線程
有一個很直接，也很干脆的方式來停止線程，就是調用Thread.stop()方法，如代碼清單2所示：

清單2
public static void main(String[] args) throws Exception {
    FileScanner task = new FileScanner(new File("C:"));
    Thread taskThread = new Thread(task);
    taskThread.start();

    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    taskThread.stop();
}

但是，地球人都知道Thread.stop()在很久很久之前就不推薦使用了。根據官方文檔的介紹，該方法存在著固有的不安全性。當停止線程時，將會釋放該線程所占有的全部監視鎖，這就會造成受這些鎖保護的對象的不一致性。在執行清單2的應用程序時，它的運行結果是不確定的。它可能會輸出一個文件，其中包含部分的被掃描過的目錄和文件。但它也很有可能什么也不輸出，因為在執行FileWriter.write()的過程中，可能由于線程停止而造成了I/O異常，使得最終無法得到輸出文件。

3. 可取消的任務
另外一種十分常見的途徑是，在設計之初，我們就使任務是可被取消的。一般地，就是提供一個取消標志或設定一個取消條件，一旦任務遇到該標志或滿足了取消條件，就會結束任務的執行。如代碼清單3所示：

清單3
public class FileScanner implements Runnable {

    private File root = null;

    private List<String> filePaths = new ArrayList<String>();

    private boolean cancel = false;

    public FileScanner(File root) {

    }

    @Override
    public void run() {

    }

    private void travleFiles(File parent) {
        if (cancel) {
            return;
        }

        String filePath = parent.getAbsolutePath();
        filePaths.add(filePath);

        if (parent.isDirectory()) {
            File[] children = parent.listFiles();
            for (File child : children) {
                travleFiles(child);
            }
        }
    }

    private void saveFilePaths() throws IOException {

    }

    public void cancel() {
        cancel = true;
    }
}

新的FileScanner實現提供一個cancel標志，travleFiles()會遍歷新的文件之前檢測該標志，若該標志為true，則會立即返回。代碼清單4是使用新任務的應用程序。

清單4
public static void main(String[] args) throws Exception {
    FileScanner task = new FileScanner(new File("C:"));
    Thread taskThread = new Thread(task);
    taskThread.start();

    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
    task.cancel();
}

但有些時候使用可取消的任務，并不能快速地退出任務。因為任務在檢測取消標志之前，可能正處于等待狀態，甚至可能被阻塞著。對清單2中的FileScanner稍作修改，讓每次訪問新的文件之前先睡眠10秒鐘，如代碼清單5所示：

清單5
public class FileScanner implements Runnable {

    private void travleFiles(File parent) {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        if (cancel) {
            return;
        }

    }

    private void saveFilePaths() throws IOException {

    }

    public void cancel() {
        cancel = true;
    }
}

再執行清單3中的應用程序時，可能發現任務并沒有很快速的退出，而是又等待了大約7秒鐘才退出。如果在檢查cancel標志之前要先獲取某個受鎖保護的資源，那么該任務就會被阻塞，并且無法確定何時能夠退出。對于這種情況，就需要使用中斷了。

4. 中斷
中斷是一種協作機制，它并不會真正地停止一個線程，而只是提醒線程需要被中斷，并將線程的中斷狀態設置為true。如果線程正在執行一些可拋出InterruptedException的方法，如Thread.sleep()，Thread.join()和Object.wait()，那么當線程被中斷時，上述方法就會拋出InterruptedException，并且中斷狀態會被重新設置為false。任務程序只要恰當處理該異常，就可以正常地退出任務。對清單5再稍作修改，即，如果任務在睡眠時遇上了InterruptedException，那么就取消任務。如代碼清單6所示：

清單6
public class FileScanner implements Runnable {

    private void travleFiles(File parent) {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            cancel();
        }

        if (cancel) {
            return;
        }

}

同時將清單4中的應用程序，此時將調用Thread.interrupt()方法去中斷線程，如代碼清單7所示：

清單7
public static void main(String[] args) throws Exception {
    FileScanner3 task = new FileScanner3(new File("C:"));
    Thread taskThread = new Thread(task);
    taskThread.start();

    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
    taskThread.interrupt();
}

或者更進一步，僅使用中斷狀態來控制程序的退出，而不再使用可取消的任務(即，刪除cancel標志)，將清單6中的FileScanner修改成如下：

清單8
public class FileScanner implements Runnable {

    private void travleFiles(File parent) {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }

        if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {
            return;
        }

}

再次執行清單7的應用程序后，新的FileScanner也能即時的退出了。值得注意的是，因為當sleep()方法拋出InterruptedException時，該線程的中斷狀態將又會被設置為false，所以必須要再次調用interrupt()方法來保存中斷狀態，這樣在后面才可以利用中斷狀態來判定是否需要返回travleFiles()方法。當然，對于此處的例子，在收到InterruptedException時也可以選擇直接返回，如代碼清單9所示：

清單9
public class FileScanner implements Runnable {

    private void travleFiles(File parent) {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            return;
        }

}

5 小結
本文介紹了三種簡單的退出并發任務的方法：停止線程；使用可取消任務；使用中斷。毫無疑問，停止線程是不可取的。使用可取消的任務時，要避免任務由于被阻塞而無法及時，甚至永遠無法被取消。一般地，恰當地使用中斷是取消任務的首選方式。

posted on 2013-09-21 19:11 John Jiang 閱讀(2037) 評論(0) 編輯收藏所屬分類: JavaSE 、Java 、Concurrency 、原創、Java并發基礎實踐

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