如何優雅的關閉Java線程池

面試中經常會問到，創建一個線程池需要哪些參數啊，線程池的工作原理啊，卻很少會問到線程池如何安全關閉的。

也正是因為大家不是很關注這塊，即便是工作三四年的人，也會有因為線程池關閉不合理，導致應用無法正常stop的情況，還有出現一些報錯的問題。

本篇就以ThreadPoolExecutor為例，來介紹下如何優雅的關閉線程池。

01 線程中斷

在介紹線程池關閉之前，先介紹下Thread的interrupt。

在程序中，我們是不能隨便中斷一個線程的，因為這是極其不安全的操作，我們無法知道這個線程正運行在什么狀態，它可能持有某把鎖，強行中斷可能導致鎖不能釋放的問題；或者線程可能在操作數據庫，強行中斷導致數據不一致混亂的問題。正因此，JAVA里將Thread的stop方法設置為過時，以禁止大家使用。

一個線程什么時候可以退出呢？當然只有線程自己才能知道。

所以我們這里要說的Thread的interrrupt方法，本質不是用來中斷一個線程。是將線程設置一個中斷狀態。

當我們調用線程的interrupt方法，它有兩個作用：

1、如果此線程處於阻塞狀態(比如調用了wait方法，io等待)，則會立馬退出阻塞，並拋出InterruptedException異常，線程就可以通過捕獲InterruptedException來做一定的處理，然后讓線程退出。

2、如果此線程正處於運行之中，則線程不受任何影響，繼續運行，僅僅是線程的中斷標記被設置為true。所以線程要在適當的位置通過調用isInterrupted方法來查看自己是否被中斷，並做退出操作。

注：

如果線程的interrupt方法先被調用，然后線程調用阻塞方法進入阻塞狀態，InterruptedException異常依舊會拋出。

如果線程捕獲InterruptedException異常后，繼續調用阻塞方法，將不再觸發InterruptedException異常。

02 線程池的關閉

線程池提供了兩個關閉方法，shutdownNow和shuwdown方法。

shutdownNow方法的解釋是：線程池拒接收新提交的任務，同時立馬關閉線程池，線程池里的任務不再執行。

shutdown方法的解釋是：線程池拒接收新提交的任務，同時等待線程池里的任務執行完畢后關閉線程池。

以上的說法雖然沒錯，但是還有很多的細節，比如調用shutdown方法后，正在執行任務的線程做出什么反應？正在等待任務的線程又做出什么反應？線程在什么情況下才會徹底退出。如果不了解這些細節，在關閉線程池時就難免遇到，像線程池關閉不了，關閉線程池出現報錯等情況。

再說這些關閉線程池細節之前，需要強調一點的是，調用完shutdownNow和shuwdown方法后，並不代表線程池已經完成關閉操作，它只是異步的通知線程池進行關閉處理。如果要同步等待線程池徹底關閉后才繼續往下執行，需要調用awaitTermination方法進行同步等待。

有了以上介紹，下面就結合線程池源碼，分別說說這兩個線程池關閉方法的一些實現細節。

shutdownNow

我們看一下shutdownNow方法的源碼：

在shutdownNow方法里，重要的三句代碼我用紅色數字標出來了。

第一句就是原子性的修改線程池的狀態為STOP狀態(比較簡單我就不貼代碼了)

第三句是將隊列里還沒有執行的任務放到列表里，返回給調用方。

第二句是遍歷線程池里的所有工作線程，然后調用線程的interrupt方法。如下圖：

 

以上就是shutdownNow方法的執行邏輯：將線程池狀態修改為STOP，然后調用線程池里的所有線程的interrupt方法。

調用shutdownNow后，線程池里的線程會做如何反應呢？那就要看，線程池里線程正在執行的代碼邏輯了。其在線程池的runWorker方法里(對線程池的執行原理不了解的，請看之前的文章)，其代碼如下：

正常情況下，線程池里的線程，就是在這個while循環里不停地執行。其中代碼task.run()就是在執行我們提交給線程池的任務，如當我們調用shutdownNow時，task.run()里面正處於IO阻塞，則會導致報錯，如果task.run()里正在正常執行，則不受影響，繼續執行完這個任務。

從上圖看的出來，如果getTask()方法返回null,也會導致線程的退出。我們再來看看getTask方法的實現：

如果我們調用shutdownNow方法時，線程處於從隊列里讀取任務而阻塞中(圖中下邊的紅框)，則會導致拋出InterruptedException異常，但因為異常被捕獲，線程將會繼續在這個for循環里執行。

還記得shutdownNow方法里將線程修改為STOP狀態吧，當執行到上邊紅框里的代碼時，由於STOP狀態值是大於SHUTDOWN狀態，STOP也大於等於STOP，不管任務隊列是否為空，都會進入if語句從而返回null,線程退出。

總結：

當我們調用線程池的shutdownNow時，

如果線程正在getTask方法中執行，則會通過for循環進入到if語句，於是getTask返回null,從而線程退出。不管線程池里是否有未完成的任務。

如果線程因為執行提交到線程池里的任務而處於阻塞狀態，則會導致報錯(如果任務里沒有捕獲InterruptedException異常)，否則線程會執行完當前任務，然后通過getTask方法返回為null來退出。

shutdown

我們再來看看shutdown方法的源碼：

跟shutdownNow類似，只不過它是將線程池的狀態修改為SHUTDOWN狀態，然后調用interruptIdleWorkers方法，來中斷空閑的線程。這是interruptIdleWorkers方法的實現：

跟shutdownNow方法調用interruptWorkers方法不同的是，interruptIdleWorkers方法在遍歷線程池里的線程時，有一個w.tryLock()加鎖判斷，只有加鎖成功的線程才會被調用interrupt方法。那什么情況下才能被加鎖成功?什么情況下不能被加鎖成功呢？這就需要我們繼續回到線程執行的runWorker方法。

在上邊runWorker方法代碼的截圖中，我刻意將w.lock()和w.unlock()調用用紅框圈起。其實就是正運行在w.lock和w.unlock之間的線程將因為加鎖失敗，而不會被調用interrupt方法，換句話說，就是正在執行線程池里任務的線程不會被中斷。

不管是被調用了interrupt的線程還是沒被調用的線程，什么時候退出呢？，這就要看getTask方法的返回是否為null了。

在getTask里的if判斷(上文中getTask代碼截圖中上邊紅色方框的代碼)中，由於線程池被shutdown方法修改為SHUTDOWN狀態，SHUTDOWN大於等於SHUTDOWN成立沒問題，但是SHUTDOWN不在大於等於STOP狀態，所以只有隊列為空，getTask方法才會返回null，導致線程退出。

總結：

當我們調用線程池的shuwdown方法時，

如果線程正在執行線程池里的任務，即便任務處於阻塞狀態，線程也不會被中斷，而是繼續執行。

如果線程池阻塞等待從隊列里讀取任務，則會被喚醒，但是會繼續判斷隊列是否為空，如果不為空會繼續從隊列里讀取任務，為空則線程退出。

03 優雅的關閉線程池

有了上邊對兩個關閉線程池方法的了解，相信優雅安全關閉線程池將不再是問題。

我們知道，使用shutdownNow方法，可能會引起報錯，使用shutdown方法可能會導致線程關閉不了。

所以當我們使用shutdownNow方法關閉線程池時，一定要對任務里進行異常捕獲。

當我們使用shuwdown方法關閉線程池時，一定要確保任務里不會有永久阻塞等待的邏輯，否則線程池就關閉不了。

最后，一定要記得，shutdownNow和shuwdown調用完，線程池並不是立馬就關閉了，要想等待線程池關閉，還需調用awaitTermination方法來阻塞等待。