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標準入力の処理を別スレッドで行うときのI/Oスレッドの終わらせ方

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プログラムを実行中に非同期にユーザからのキー操作を受けたいというような時は,I/Oのために別スレッドを立ち上げる. System.in を引数として InputStreamReader を作るのが簡単だが,スレッドの終わらせ方ではまってしまったのでメモしておく.

誤った実装の例

maltithread_io_wrong.java
public class MainClass {
    public void func() {
        Thread commandReceiver = new Thread(new CommandReceiver());
        commandReceiver.start();
        // do something
        commandReceiver.interrupt();
    }

    // I/O処理用スレッド
    private class CommandReceiver implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            BufferedReader reader 
                = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            while (true) {
                try {
// --- 下の処理でブロックしてしまうので,このようなプログラムを書いてはいけない ---
                    String command = reader.readLine(); 
                    // do something based on command
                } catch (IOException e) {
                    break;
                }
            }
        }
    }
}

ここでは,ユーザの入力を受け取るために,CommandReceiverというクラスを実装している.
CommandReceiverは,

BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

としてreaderを生成し,

reader.readLine();

によってユーザ入力を受け取っている.

メインスレッドの処理が終わると,

commandReceiver.interrupt();

をコールし,InterruptedIOExceptionが呼び出されることを期待するが,実際にはI/O用スレッドはinputStreamからの入力を待つブロックの状態のままである.
参考: ブロッキングI/Oに対してThread.interrupt()をコールしても,一部SolarisOS以外ではInterruptedIOExceptionは発生しない.

実際,[Thraed#interruptのJavaDoc](http://docs.oracle.com/javase/1.4.2/docs/api/java/lang/Thread.html#interrupt(\))を参照すると,割り込みが発生する場合は以下の様になっている.

  • Objectクラスのwait(), wait(long), wait(long, int)でブロック中のとき,またはThreadクラスのjoin(), join(long), join(long, int), sleep(long), sleep(long, int)でブロック中のとき  → InterruptedExceptionが発生
  • java.nio.channelsのInterruptibleChannelによるブロック中のとき  → チャネルが閉じられClosedByInterruptExceptionが発生
  • java.nio.channelsのSelectorによるブロック中のとき  → selection操作が直ちに終了

System.in に代表されるStreamはブロッキングI/Oを想定しており,簡単に割り込みに対応することは出来なさそうだ.

上記問題の回避策

単純なワークアラウンドは以下のようになる.Thread.sleep()を用いて定期的にBufferedReaderの状況を監視し,入力があるときのみ読み込みを行うことで,メインスレッドからの割り込みを受け付けることが出来る.

maltitherad_io_with_sleep.java
public class MainClass {
    public void func() {
        Thread commandReceiver = new Thread(new CommandReceiver());
        commandReceiver.start();
        // do something
        commandReceiver.interrupt();
    }

    private class CommandReceiver implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            BufferedReader reader 
                = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            while (true) {
                try {
                    while (!reader.ready()) {
                        // ここで割り込みを待つ
                        Thread.sleep(200);
                    }
                    String command = reader.readLine();
                    // do something based on command
                } catch (InterruptedException e) {
                    break;
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

もっと良いやり方があれば教えてください.

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