java安全編碼指南之:Thread API調用規則

簡介

java中多線程的開發中少不了使用Thread，我們在使用Thread中提供的API過程中，應該注意些什麼規則呢？

一起來看一看吧。

start一個Thread

Thread中有兩個方法，一個是start方法，一個是run方法，兩個都可以調用，那麼兩個有什麼差別呢？

先看一下start方法：

public synchronized void start() {

        if (threadStatus != 0)
            throw new IllegalThreadStateException();
        group.add(this);
        boolean started = false;
        try {
            start0();
            started = true;
        } finally {
            try {
                if (!started) {
                    group.threadStartFailed(this);
                }
            } catch (Throwable ignore) {
            }
        }
    }

    private native void start0();           

start()是一個synchronized的方法，通過它會去調用native的start0方法，而最終将會調用Thread的run()方法。

我們知道，建立一個Thread有兩種方式，一種是傳入一個Runnable，一個是繼承Thread，并重寫run()方法。

如果我們直接調用Thread的run()方法會發生什麼事情呢？

先看一下run方法的定義：

public void run() {
        if (target != null) {
            target.run();
        }
    }           

預設情況下， 這個target就是一個Runnable對象，如果Thread是通過Runnable來建構的話，調用Thread.run()會在目前線程中運作run方法中的内容。

如果Thread是以其形式建構，并且沒有重新run()方法，那麼直接調用Thread.run()将什麼都不會做。

public void wrongStart(){
        Runnable runnable= ()-> System.out.println("in thread running!");
        Thread thread= new Thread(runnable);
        thread.run();
    }

    public void correctStart(){
        Runnable runnable= ()-> System.out.println("in thread running!");
        Thread thread= new Thread(runnable);
        thread.start();
    }           

是以，上面兩種調用方式，隻有第二種是正确的。

不要使用ThreadGroup

Thread中有個字段類型是java.lang.ThreadGroup，這個主要是用來給Thread進行分組，我們看下Thread的這個構造函數：

public Thread(ThreadGroup group, Runnable target) {
        this(group, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
    }           

上面的構造函數可以在傳入runnable的同時傳遞一個ThreadGroup對Thread進行分組。

如果沒有指定ThreadGroup，那麼将會為其配置設定一個預設的default group。

ThreadGroup是做什麼的呢？ThreadGroup是java 1.0引入的方法，主要是一次性的對一組thread進行操作。我們可以調用ThreadGroup.interrupt()來一次性的對整個Group的Thread進行interrupts操作。

雖然ThreadGroup提供了很多有用的方法，但是其中很多方法都被廢棄了，比如：allowThreadSuspension(), resume(), stop(), 和 suspend()，并且ThreadGroup中還有很多方法是非線程安全的：

• ThreadGroup.activeCount()

這個方法主要是用來統計一個ThreadGroup中活動的線程個數，這個方法會統計還未啟動的線程，同時也會受系統線程的影響，是以是不準确的。

• ThreadGroup.enumerate()

這個方法是将ThreadGroup和子group的線程拷貝到一個數組中，但是如果數組太小了，多餘的線程是會被自動忽略的。

ThreadGroup本身有一個 stop() 方法用來停止所有的線程，但是stop是不安全的，已經被廢棄了。

那麼我們該怎麼去安全的停止很多個線程呢？

使用executor.shutdown()就可以了。

不要使用stop()方法

剛剛講了ThreadGroup中不要調用stop()方法，因為stop是不安全的。

調用stop方法會立馬釋放線程持有的所有的鎖，并且會抛出ThreadDeath異常。

因為會釋放所有的鎖，是以可能會造成受這些鎖保護的對象的狀态發生不一緻的情況。

替代的方法有兩種，一種是使用volatile flag變量，來控制線程的循環執行：

private volatile boolean done = false;

    public void shutDown(){
        this.done= true;
    }

    public void stopWithFlag(){

        Runnable runnable= ()->{
            while(!done){
                System.out.println("in Runnable");
            }
        };

        Thread thread= new Thread(runnable);
        thread.start();
        shutDown();
    }           

另外一種方法就是調用interrupt(), 這裡我們要注意interrupt()的使用要點：

1. 如果目前線程執行個體在調用Object類的wait（），wait（long）或wait（long，int）方法或join（），join（long），join（long，int）方法，或者在該執行個體中調用了Thread.sleep（long）或Thread.sleep（long，int）方法，并且正在阻塞狀态中時，則其中斷狀态将被清除，并将收到InterruptedException。
2. 如果此線程在InterruptibleChannel上的I/O操作中處于被阻塞狀态，則該channel将被關閉，該線程的中斷狀态将被設定為true，并且該線程将收到java.nio.channels.ClosedByInterruptException異常。
3. 如果此線程在java.nio.channels.Selector中處于被被阻塞狀态，則将設定該線程的中斷狀态為true，并且它将立即從select操作中傳回。
4. 如果上面的情況都不成立，則設定中斷狀态為true。

先看下面的例子：

public static void main(String[] args)  {
        Runnable runnable= ()->{
            while (!Thread.interrupted()) {
             System.out.println("in thread");
            }
        };
        Thread thread= new Thread(runnable);
        thread.start();
        Thread.sleep(5000);
        thread.interrupt();
    }           

我們在while循環中調用了Thread.interrupted()方法用來判斷線程是否被設定了中斷位，然後在main方法中調用了thread.interrupt()來設定中斷，最終可以正确的停止Thread。

注意，這裡運作的Thread并沒有被阻塞，是以并不滿足我們上面提到的第一個條件。

下面我們再看一個例子：

public static void main(String[] args)  {
        Runnable runnable= ()->{
            while (!Thread.interrupted()) {
             System.out.println("in thread");
                try {
                    Thread.sleep(5000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };

        Thread thread= new Thread(runnable);
        thread.start();
        thread.interrupt();
    }           

這個例子和上面的例子不同之處就是在于，Thread中調用了sleep方法，導緻Thread被阻塞了，最終滿足了第一個條件，進而不會設定終端位，隻會抛出InterruptedException，是以這個例子中線程是不會被停止的，大家一定要注意。

wait 和 await 需要放在循環中調用

為什麼要放在循環中呢？因為我們希望wait不是被錯誤的被喚醒，是以我們需要在wait被喚醒之後，重新檢測一遍條件。

錯誤的調用是放在if語句中：

synchronized (object) {
  if (<condition does not hold>) {
    object.wait();
  }
  // Proceed when condition holds
}           

正确的方法是放在while循環中：

synchronized (object) {
  while (<condition does not hold>) {
    object.wait();
  }
  // Proceed when condition holds
}           

本文的代碼：

learn-java-base-9-to-20/tree/master/security

本文已收錄于 http://www.flydean.com/java-security-code-line-thread/

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