多线程专题---如何停止一个线程

最近做项目及看别人源码过程中涉及到多线程的知识,感觉自己多线程方面还不够系统,所以需要系统的总结一下这方面的知识。先从如何停止一个线程开始:

这里先记下最关键的一点:
停止线程:应该代码逻辑上停止线程中的任务从而让线程自动停止,而不是强制停止线程自身

下面先问自己几个问题,由浅入深的学习线程知识:
1、是否了解线程的用法?
2、是否了解对线程的stop,suspend,resume方法?
3、线程的stop,suspend,resume方法中存在哪些问题?
4、既然stop不可用,如何设计可以随时被中断而取消的任务线程?
5、是否熟悉interrupt中断的用法?
6、使用boolean标志位的好处有哪些?
7、interrupt底层的细节是什么?
8、以上问题和线程安全有什么关系?

1、

2、是否了解对线程的stop,suspend,resume方法?

  • stop方法(Deprecated),是暴力的直接终止线程,不管执行到什么状态,不管资源是否释放。但持有的锁是会立即释放掉的。
  • suspend方法(Deprecated),是暂停线程,不释放锁。
  • resume方法(Deprecated),与suspend相对应,恢复线程。

3、线程的stop,suspend,resume方法中存在哪些问题?

  • stop() 方法的弊端:
    (1)、在结束一个线程时并不会保证线程的资源正常释放,会导致程序可能会出现一些不确定的状态。
    (2)、对于多线程共享变量来说不安全,例如AB两线程都对同一变量var操作,A线程突然被stop了,var就处在不确定状态,B线程再操作var可能造成crash等。

  • suspend() 方法的弊端:
    (1)、对于多线程用同一锁来说,如果持有锁的线程A被suspend,会导致等待锁的线程B可能一直处于等待状态。

4、既然stop,suspend 不可用,如何设计可以随时被中断而取消的任务线程?

线程是与任务强绑定的,线程的结束就是任务的结束。任务结束的时候让线程自动停止。所以应该代码逻辑上实现线程中任务的停止:
线程的执行模式应该是协作的任务执行模式。 满足以下几点:

  1. 通知目标线程自行停止,而不是强制停止。
  2. 目标线程应当具备处理中断的能力。
  3. 中断的方式:线程内置Interrupt 和 boolean标志位。

线程内置Interrupt() 的使用

下面举例如何使用Interrupt()方法:

InterruptableThread.java类:

public class MutileThread {
    
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new InterruptableThread();
        thread.start();  
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        thread.interrupt();  //中断通知,触发中断
    }

    //目标线程,sleep()可以接受到interrupt()的通知
    public static class InterruptableThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            try {
                sleep(5000);
            } catch (InterruptedException e){
                //可以在这里进行清理,关闭资源等
                System.out.println("interrupted");
            }
        }
    }
}

但是下面InterruptableThread1对于thread.interrupt()不起作用:因为没有对interrupt做支持,上面是sleep对interrupt有支持。

public static class InterruptableThread1 extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                System.out.println(i);
            }
        }
    }

如果想支持interrupt,怎么办呢?如下:

public static class InterruptableThread2 extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                if(interrupted()){  //添加收到中断通知
                    break;
                }
                System.out.println(i);
            }
        }
    }

interrupted() 和 isInterrupted()的区别:

  • interrupted() : 静态方法,获取线程中断状态,调用后清空状态,后续调用都返回false,除非有新的中断进来。
  • isInterrupted():非静态方法,获取线程中断状态,不清空,中断清空前一直返回true。
    在这里插入图片描述
    在底层C++部分,interrupted() 比 isInterrupted() 对了一句setInterruptedLocked(false); 是给变量interrupted_(加锁了)赋值。
    在这里插入图片描述
    可以看interrupt方法底层实现,就是给标志位interrupted_(加锁了)赋值。(注意对比我们下面要使用的 boolean标志位 方法,是一样的)

boolean标志位

public class MutileThreadBoolean {

    public static void main(String[] args) {
        InterruptableThread thread = new InterruptableThread();
        thread.start();
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        thread.isStop = true;
    }
    
    public static class InterruptableThread extends Thread{
        boolean isStop = false;
        @Override
        public void run() {
            for(int i = 0; i < 10000; i++){
                if(isStop){
                    break;
                }
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}

上面就是使用boolean的方法,但是这是不安全的,因为isStop不是线程可见的,在主线程设置为true, 在目标线程里还不一定能看见,人家interrupt()方法的标志位interrupted_还加了锁呢。怎么办呢?很简单,如下:

 volatile boolean isStop = false;
interrupt() 和 boolean标志位 怎么选择呢?

除非是使用了系统的方法如sleep()(对interrupt()支持),否则一般都使用
boolean标志位,因为前者是调用JNI,有一定的开销,所以后者性能上也会好些。

### 设备驱动模型的概念 设备驱动模型是一种用于管理硬件资源的操作系统机制,它通过抽象层将操作系统与底层硬件隔离开来。这种设计使得开发者可以更方便地编写适用于不同硬件平台的软件[^1]。 在 Linux 内核中,设备驱动模型的核心组件包括 kobject 子系统、总线、设备和驱动程序以及 Sysfs 文件系统。这些组成部分共同构建了一个统一的框架,使设备管理和配置变得更加高效和灵活。 Zephyr 是一种实时嵌入式操作系统 (RTOS),其驱动模型也遵循类似的结构化方法。该模型主要由五个基本元素构成:设备对象、驱动接口函数集合、初始化回调函数指针表、运行状态标志位组以及其他辅助数据成员。通过对这五部分的设计实现,能够完成特定功能模块的支持工作[^2]。 ### 实现方式 #### 1. **Linux 的设备驱动模型** - **Kobject 子系统**: Kobject 提供了一种通用的数据结构用来表示内核中的各种实体(如设备)。每一个 kobject 都会关联到 sysfs 中的一个目录节点,并允许用户空间访问控制相应的属性值。 - **总线、设备和驱动模型**: 总线代表连接多个物理或者逻辑装置之间的通信路径;而每台机器上的实际外设则被建模成一个个独立的对象——即 “device”。与此同时,“driver” 则定义了如何操作某个类型的 device 所需的一系列 API 接口描述符列表。 - **Sysfs 系统**: 它是一个基于内存的文件系统,提供了关于当前加载的所有 drivers 和 devices 的信息视图给应用程序查询使用。 #### 2. **Zephyr 的设备驱动模型** Zephyr RTOS 对于每一类具体的 peripheral 控制器都给出了标准化的 include 头档名下可供调用的标准服务命令集。当开发人员想要利用某款芯片内部集成的功能单元时,只需参照官方文档说明去实例化对应的 handler 即可快速上手应用层面编程。 另外,在实现阶段还需要特别注意针对上述提到过的那几个核心要素逐一落实细节处理方案: - 创建并注册新的 devicetree 节点; - 编写适配目标 SoC 架构特性的 probe 函数体代码片段; - 设置好 power management policy 参数选项等等。 ```c // 示例 C 语言代码展示简单的 GPIO 初始化过程 #include <zephyr/drivers/gpio.h> const struct device *dev; int ret; dev = device_get_binding(DT_LABEL(GPIO_PORT)); if (!dev) { printk("Error: failed to get %s\n", DT_LABEL(GPIO_PORT)); } ret = gpio_pin_configure(dev, PIN_NUMBER, GPIO_OUTPUT_ACTIVE); if (ret != 0) { printk("Error configuring pin %d (%d)\n", PIN_NUMBER, ret); } ```
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