一个Java的线生
java线程的使用
1. Java多线程概述
下面我们看下Java的多线程
- 作者: 博学谷狂野架构师
- GitHub：GitHub地址 （有我精心准备的130本电子书PDF）
只分享干货、不吹水，让我们一起加油！😄
1.1 java天生就是多线程的
一个Java程序从main()方法开始执行，然后按照既定的代码逻辑执行，看似没有其他线程参与，但实际上Java程序天生就是多线程程序，因为执行main()方法的是一个名称为main的线程。
1.1.1 代码案例
执行下面的代码
package chapter01;
import java.lang.management.ManagementFactory;
import java.lang.management.ThreadInfo;
import java.lang.management.ThreadMXBean;
public class ThreadDemo {
/**
* 打印出java中所有的线程
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
ThreadInfo[] threadInfos = threadMXBean.dumpAllThreads(false, false);
for (ThreadInfo info : threadInfos) {
System.out.println("[" + info.getThreadId() + "]" + info.getThreadName());
}
System.out.println(Thread.activeCount());
}
}
执行后我们会发现打印了如下的线程信息，说明Java本身就是多线程的
[6] Monitor Ctrl-Break //监控Ctrl-Break中断信号的
[5] Attach Listener //内存dump，线程dump，类信息统计，获取系统属性等
[4] Signal Dispatcher // 分发处理发送给JVM信号的线程
[3] Finalizer // 调用对象finalize方法的线程
[2] Reference Handler//清除Reference的线程
[1] main //main线程，用户程序入口
1.2 线程的生命周期
Thread类提供了六种状态
1.2.1 新建状态(NEW)
当线程对象对创建后，即进入了新建状态，如：
Thread thread1 = new MyThread();
1.2.2 运行状态(RUNNABLE)
Java线程中将就绪（ready）和运行中（running）两种状态笼统的称为“运行”。
线程对象创建后，其他线程(比如main线程）调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，等待被线程调度选中，获取CPU的使用权，此时处于就绪状态（ready）。就绪状态的线程在获得CPU时间片后变为运行中状态（running）。
1.2.3 阻塞状态(BLOCKED)
处于运行状态中的线程由于某种原因，暂时放弃对CPU的使用权，停止执行，此时进入阻塞状态，直到其进入到就绪状态，才 有机会再次被CPU调用以进入到运行状态
1.2.4 等待状态(WAITING)
进入该状态的线程需要等待其他线程做出一些特定动作（通知或中断）
1.2.5 超时等待(TIMED_WAITING)
该状态不同于WAITING，它可以在指定的时间后自行返回。
1.2.6 终止状态(TERMINATED)
线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周
2. 线程的创建方式
创建线程的方式有两种
2.1 继承Thread类
我们可以通过继承Thread类来使用Java的多线程
package chapter01.create;
/**
* 创建一个线程并运行
*/
public class threadTest extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程运行");
}
public static void main(String[] args) {
threadTest threadCreate = new threadTest();
threadCreate.start();
}
}
2.2 实现 Runnable 接口
实现Runnable 接口并交给Thread进行运行
package chapter01.create;
public class RunnableTest implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程运行");
}
public static void main(String[] args) {
RunnableTest runnableTest = new RunnableTest();
Thread thread = new Thread(runnableTest);
thread.start();
}
}
2.3 Thread和Runnable的区别
Thread才是Java里对线程的唯一抽象，Runnable只是对任务（业务逻辑）的抽象，Thread可以接受任意一个Runnable的实例并执行。
2.3.1 注意事项
有些面试官会说实现线程的方式有三种 Thread、Runnable 以及Callable，但是按照java源码中Thread类中的注释说的实现类的防止只有两种，我们可以看下啊Thread类的源码
3. 线程的终止方式
下面我们看下线程的终止方式有哪些
3.1 线程自然终止
要么是run执行完成了，要么是抛出了一个未处理的异常导致线程提前结束。
3.2 stop终止
暂停、恢复和停止操作对应在线程Thread的API就是suspend()、resume()和stop()，但是这些API是过期的，也就是不建议使用的 。
3.2.1 为什么不建议使用
不建议使用的原因主要有：以suspend()方法为例，在调用后，线程不会释放已经占有的资源（比如锁），而是占有着资源进入睡眠状态，这样容易引发死锁问题。
同样，stop()方法在终结一个线程时不会保证线程的资源正常释放，通常是没有给予线程完成资源释放工作的机会，因此会导致程序可能工作在不确定状态下，正因为suspend()、resume()和stop()方法带来的副作用，这些方法才被标注为不建议使用的过期方法。
3.3 中断终止
推荐使用中断的方式来终止线程
安全的中止则是其他线程通过调用某个线程A的**interrupt()**方法对其进行中断操作,，中断好比其他线程对该线程打了个招呼，“A，你要中断了”，不代表线程A会立即停止自己的工作，同样的A线程完全可以不理会这种中断请求，因为java里的线程是协作式的，不是抢占式的，线程通过检查自身的中断标志位是否被置为true来进行响应。
线程通过方法**isInterrupted()来进行判断是否被中断，也可以调用静态方法Thread.interrupted()**来进行判断当前线程是否被中断，不过Thread.interrupted()会同时将中断标识位改写为false。
如果一个线程处于了阻塞状态（如线程调用了thread.sleep、thread.join、thread.wait等），则在线程在检查中断标示时如果发现中断标示为true，则会在这些阻塞方法调用处抛出InterruptedException异常，并且在抛出异常后会立即将线程的中断标示位清除，即重新设置为false。
3.3.1 代码案例
package chapter01.stop;
/**
* 使用Runable的中断
*/
public class ThreadInterrupted implements Runnable {
private int i = 0;
@Override
public void run() {
while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
i++;
System.out.println("线程正在运行");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (i > 10) {
Thread.currentThread().interrupt();
}
System.out.println(Thread.currentThread().isInterrupted());
}
}
public static void main(String[] args) {
new Thread(new ThreadInterrupted()).start();
}
}
3.3.2 注意事项
不建议自定义一个取消标志位来中止线程的运行。
因为run方法里有阻塞调用时会无法很快检测到取消标志，线程必须从阻塞调用返回后，才会检查这个取消标志。这种情况下，使用中断会更好，状态位如果跨线程改变状态必须使用volatile来保证可见性。
- 一般的阻塞方法，如sleep等本身就支持中断的检查。
- 检查中断位的状态和检查取消标志位没什么区别，用中断位的状态还可以避免声明取消标志位，减少资源的消耗。
注意：处于死锁状态的线程无法被中断
3.4 状态位终止
状态位就是用一个变量来标识线程的运行状态，如果需要停止了就就改变状态位的状态，但是状态位一定要使用 volatile 关键字，否在可能造成多线程状态下的不可见
3.4.1 代码案例
3.4.1.1 使用volatile
使用volatile可以正常中断线程
package chapter01.stop;
public class ThreadFlag implements Runnable {
protected long i = 0;
private volatile boolean flag = false;
@Override
public void run() {
while (!flag) {
i++;
if (i > 100000) {
flag = true;
}
System.out.println(i);
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ThreadFlag threadFlag = new ThreadFlag();
new Thread(threadFlag).start();
}
}
3.4.1.2 不使用volatile
不使用volatile，会导致线程不能正常中断
package chapter01.stop;
public class ThreadInvisible implements Runnable {
protected long i = 0;
/**
* 不加volatile 会造成多线程的变量不可见，判断不会停止
*/
public boolean flag = false;
@Override
public void run() {
while (!flag) {
i++;
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ThreadInvisible threadFlag = new ThreadInvisible();
new Thread(threadFlag).start();
Thread.sleep(1000);
threadFlag.flag = true;
}
}
3. run和start的区别
Thread类是Java里对线程概念的抽象，可以这样理解：我们通过new Thread()其实只是new出一个Thread的实例，还没有操作系统中真正的线程挂起钩来。只有执行了start()方法后，才实现了真正意义上的启动线程。
**start()**方法让一个线程进入就绪队列等待分配cpu，分到cpu后才调用实现的run()方法，start()方法不能重复调用，如果重复调用会抛出异常。
而run方法是业务逻辑实现的地方，本质上和任意一个类的任意一个成员方法并没有任何区别，可以重复执行，也可以被单独调用。
4. 其他的线程相关方法
下面我们看下线程的其他方法有哪些
4.1 sleep方法
使当前线程（即调用该方法的线程）暂停执行一段时间，让其他线程有机会继续执行，但它并不释放对象锁,也不释放占用的资源。
也就是说如果有synchronized同步快，其他线程仍然不能访问共享数据，注意该方法要捕捉异常。
例如有两个线程同时执行(没有synchronized)一个线程优先级为MAX_PRIORITY，另一个为MIN_PRIORITY，如果没有Sleep()方法，只有高优先级的线程执行完毕后，低优先级的线程才能够执行；但是高优先级的线程sleep(500)后，低优先级就有机会执行了。
总之，sleep()可以使低优先级的线程得到执行的机会，当然也可以让同优先级、高优先级的线程有执行的机会。
4.1.1 代码案例
package chapter01.method;
import util.ThreadUtils;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadSleep {
public static void main(String[] args) {
sleep1();
sleep2();
}
public static void sleep1() {
Thread thread = new Thread(() -> {
System.out.println("xxxxxxxxxxxxxxxxxx");
ThreadUtils.sleep(1, TimeUnit.SECONDS);
});
//thread.setPriority(100);
thread.start();
}
public static void sleep2() {
Thread thread = new Thread(() -> {
System.out.println("xxxxxxxxxxxxxxxxxx");
ThreadUtils.sleep(1, TimeUnit.SECONDS);
});
//thread.set
thread.start();
}
}
4.2 join方法
把指定的线程加入到当前线程，可以将两个交替执行的线程合并为顺序执行 。
比如在线程B中调用了线程A的Join()方法，直到线程A执行完毕后，才会继续执行线程B
注意： t.join()方法只会使主线程进入等待池并等待t线程执行完毕后才会被唤醒。并不影响同一时刻处在运行状态的其他线程
4.2.1 代码案例
package chapter01.method;
import util.ThreadUtils;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadJoin {
public static void main(String[] args) {
Thread thread1 = new Thread(()->{
for(int i=0;i<10;i++) {
System.out.println("111111111111111");
ThreadUtils.sleep(1, TimeUnit.SECONDS);
}
});
Thread thread2 = new Thread(()->{
try {
thread1.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
for(int i=0;i<10;i++){
System.out.println("2222222222222");
ThreadUtils.sleep(1, TimeUnit.SECONDS);
}
});
thread1.start();
thread2.setDaemon(true);
thread2.start();
}
}
4.3 yield方法
yield()应该做的是让当前运行线程回到可运行状态，以允许具有相同优先级的其他线程获得运行机会。
因此，使用yield()的目的是让相同优先级的线程之间能适当的轮转执行。但是，实际中无法保证yield()达到让步目的，因为让步的线程还有可能被线程调度程序再次选中。
yield()是将线程从运行状态变更为就绪状态，不会变为等待/睡眠/阻塞状态，注意：yeid方法是不释放资源的。
4.3.1 代码案例
package chapter01.method;
import util.ThreadUtils;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadYield {
public static void main(String[] args) {
Thread thread1 = new Thread(()->{
// Thread.yield();
System.out.println("1111111111");
ThreadUtils.sleep(1, TimeUnit.SECONDS);
});
Thread thread2 = new Thread(()->{
System.out.println("22222222222");
ThreadUtils.sleep(1, TimeUnit.SECONDS);
});
thread1.start();
thread2.start();
}
}
5 线程的优先级
在Java线程中，通过一个整型成员变量priority来控制优先级，优先级的范围从1~10
在线程构建的时候可以通过setPriority(int)方法来修改优先级，默认优先级是5，优先级高的线程分配时间片的数量要多于优先级低的线程。
设置线程优先级时，针对频繁阻塞（休眠或者I/O操作）的线程需要设置较高优先级，而偏重计算（需要较多CPU时间或者偏运算）的线程则设置较低的优先级，确保处理器不会被独占，在不同的JVM以及操作系统上，线程规划会存在差异，有些操作系统甚至会忽略对线程优先级的设定
5.1 代码案例
package chapter01.priority;
import util.ThreadUtils;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 执行的时候优先级越高 越容易执行到该线程
*/
public class ThreadPriority {
public static void main(String[] args) {
Thread thread1 = new Thread(() -> {
while (true) {
System.out.println("1111111111111111");
ThreadUtils.sleep(1, TimeUnit.SECONDS);
}
});
Thread thread2 = new Thread(() -> {
while (true) {
System.out.println("22222222222222222");
ThreadUtils.sleep(1, TimeUnit.SECONDS);
}
});
thread1.setPriority(1);
thread2.setPriority(7);
thread1.start();
thread2.start();
}
}
6. 守护线程
Daemon（守护）线程是一种支持型线程，因为它主要被用作程序中后台调度以及支持性工作。
这意味着，当一个Java虚拟机中不存在非Daemon线程的时候，Java虚拟机将会退出，可以通过调用Thread.setDaemon(true)将线程设置为Daemon线程，我们一般用不上，比如垃圾回收线程就是Daemon线程
Daemon线程被用作完成支持性工作，但是在Java虚拟机退出时Daemon线程中的finally块并不一定会执行，在构建Daemon线程时，不能依靠finally块中的内容来确保执行关闭或清理资源的逻辑，也可以理解为等程序的所有的用户线程结束后，守护线程也将结束。
注意：守护线程必须在start之前设置，否则会报错。
6.1 代码案例
package chapter01.daemon;
import util.ThreadUtils;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadDaemon {
public static void main(String[] args) {
Thread thread1 = new Thread(() -> {
while (true) {
System.out.println("1111111111111");
ThreadUtils.sleep(1, TimeUnit.SECONDS);
}
});
Thread thread2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("22222222222");
ThreadUtils.sleep(1, TimeUnit.SECONDS);
}
});
/* Thread thread3 = new Thread(() -> {
while (true) {
System.out.println("3333333333333");
ThreadUtils.sleep(1, TimeUnit.SECONDS);
}
});*/
thread1.setDaemon(true);
thread1.start();
thread2.start();
//thread3.start();
}
}
本文由
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