如何在超时开始之前适当地阻塞线程？

Question

我想并行运行多个任务，直到经过一定时间。 让我们假设这些线程占用大量CPU和/或可能无限期地阻塞。 超时后，线程应立即中断，并且主线程应继续执行，无论未完成或仍在运行的任务如何。

我已经看到很多问题在问这个问题，并且答案总是相似的，通常都遵循“为任务创建线程池，启动它，在超时时加入它”的思路。

问题出在“开始”和“加入”部分之间。 一旦允许该池运行，它可能会占用CPU，并且直到我将其恢复之前，超时都不会开始。

我尝试了Executor.invokeAll，发现它不完全满足要求。 例：

    long dt = System.nanoTime ();
    ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool (4);
    List <Callable <String>> list = new ArrayList <> ();
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        list.add (new Callable <String> () {
            @Override
            public String call () throws Exception {
                while (true) {
                }
            }
        });
    }
    System.out.println ("Start at " + (System.nanoTime () - dt) / 1000000 + "ms");
    try {
        pool.invokeAll (list, 3000, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }
    catch (InterruptedException e) {
    }
    System.out.println ("End at " + (System.nanoTime () - dt) / 1000000 + "ms");

1ms开始
结束于3028ms

这种延迟（27 ms的延迟）似乎还不错，但是无限循环很容易被打破-实际程序的体验容易十倍。 我的期望是即使在重负载下也可以非常高精度地满足超时请求（我正在考虑硬件中断，它应该一直有效）。

这是我的特定程序中的一个主要难题，因为它需要相当准确地注意某些超时（例如，大约100毫秒，如果可能更好）。 但是，启动缓冲池通常要花费400毫秒，直到我重新获得控制权，超过了最后期限。

我有点困惑为什么几乎没有提到这个问题。 我看到的大多数答案肯定都受此困扰。 我想这通常可以接受，但就我而言，这是不可接受的。

是否有一种干净且经过测试的方式来解决此问题？

编辑添加：

我的程序涉及GC，尽管规模不大。 为了进行测试，我重写了上面的示例，发现给出的结果非常不一致，但平均而言比以前明显差。

    long dt = System.nanoTime ();
    ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool (40);
    List <Callable <String>> list = new ArrayList <> ();
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        list.add (new Callable <String> () {
            @Override
            public String call () throws Exception {
                String s = "";
                while (true) {
                    s += Long.toString (System.nanoTime ());
                    if (s.length () > 1000000) {
                        s = "";
                    }
                }
            }
        });
    }
    System.out.println ("Start at " + (System.nanoTime () - dt) / 1000000 + "ms");
    try {
        pool.invokeAll (list, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }
    catch (InterruptedException e) {
    }
    System.out.println ("End at " + (System.nanoTime () - dt) / 1000000 + "ms");

1ms开始
结束于1189ms

Answer 1

invokeAll应该可以正常工作。 但是，编写任务以正确响应中断至关重要。 捕获InterruptedException时，它们应立即退出。 如果您的代码正在捕获IOException，则每个此类catch-block都应带有类似以下内容的代码：

} catch (InterruptedIOException e) {
    logger.log(Level.FINE, "Interrupted; exiting", e);
    return;
}

如果您使用Channels ，则将希望以相同的方式处理ClosedByInterruptException 。

如果执行的耗时操作没有捕获上述异常，则需要定期检查Thread.interrupted（） 。 显然，检查频率越高越好，尽管这会导致收益递减。 （意味着，在任务中的每条语句之后检查它可能都没有用。）

if (Thread.interrupted()) {
    logger.fine("Interrupted; exiting");
    return;
}

在您的示例代码中，您的Callable根本没有检查中断状态，因此我猜测它永远不会退出。 中断实际上并不会停止线程； 它只是向线程发出信号，表明它应该按照自己的条件终止。

Answer 2

使用VM选项-XX:+PrintGCDetails ，我发现GC的运行次数很少，但延迟时间比预期的-XX:+PrintGCDetails多。 这种延迟恰好与我经历的峰值相吻合。

对观察到的行为的平凡而悲伤的解释。