Java多线程技能
原创
前言：本系列将从零开始讲解java多线程相关的技术，内容参考于《java多线程核心技术》与《java并发编程实战》等相关资料，希望站在巨人的肩膀上,再通过我的理解能让知识更加简单易懂。
并发历史
- 在没有操作系统的时候，一台计算机只执行一个程序，在那个时候，对珍贵的计算机资源来说是一种浪费
- 为了提高资源利用率（比如在等待输入的时候，可以执行其他程序），为了提高公平性（不同用户和程序对计算机上的资源有平等的使用权），为了提高便利性（实现多个任务的时候，可以通过多个程序，而不用一个程序实现多个任务）计算机加入了操作系统
- 同样，相同的原因，线程诞生了。线程可以共享进程的资源。
线程优势
发挥多处理器的强大功能
- 随着技术的发展，多处理器系统越来越普及。在一个双处理器系统上，如果只用一个线程，那么无疑浪费了资源。
线程状态
- 新建（New）：创建后尚未启动的线程
- 运行（Runanle）：包括了操作系统线程中的Running和Ready，处于此状态的线程可能正在执行或者等待cpu分配时间片
- 无限期等待（Waiting）：等待被其他线程显式唤醒，执行wait或者join方法或者LockSupport的park方法
- 限期等待（Timed Waiting）：一定时间后会由系统自动唤醒
- 阻塞（Blocked）：等待获取到一个排它锁
- 结束（Terminated）：线程执行结束
多线程编程的两种方式
- 继承Thread
- 实现Runnable接口
通过继承Thread
代码的执行顺序与代码的顺序无关
public class T1 {
public static void main(String[] args) {
MyThread myThread=new MyThread();
myThread.start();
System.out.println("代码的执行结果与代码的顺序无关");
}
}
class MyThread extends Thread
{
public void run()
{
System.out.println("创建的线程");
}
}如果直接执行run方法是同步（主线程调用），start方法是让系统来找一个时间来调用run方法（子线程调用），
public class T1 {
public static void main(String[] args) {
MyThread myThread=new MyThread();
myThread.run();
System.out.println("如果是直接执行run方法，肯定是按代码顺序执行的，因为是通过主线程调用的");
}
}
class MyThread extends Thread
{
public void run()
{
System.out.println("创建的线程");
}
}
通过实现Runnable接口
比继承Thread的方式更有优势
- java不能多继承，所以如果线程类已经有一个父类，那么无法再继承Thread类
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("运行中!");
}
}
public class Run {
public static void main(String[] args) {
Runnable runnable=new MyRunnable();
Thread thread=new Thread(runnable);
thread.start();
System.out.println("运行结束!");
}
}
线程数据非共享
public static void main(String[] args) {
MyThread a = new MyThread("A");
MyThread b = new MyThread("B");
MyThread c = new MyThread("C");
a.start();
b.start();
c.start();
}
class MyThread extends Thread {
private int count = 5;
public MyThread(String name) {
super();
this.setName(name);
}
@Override
public void run() {
super.run();
while (count > 0) {
count--;
System.out.println("由 " + this.currentThread().getName()
+ " 计算，count=" + count);
}
}
}
- 这里的i并不共享，每一个线程维护自己的i变量
线程数据共享
public static void main(String[] args) {
MyThread mythread=new MyThread();
//线程a b c启动的时候，执行的是myThread的方法，此时数据共享
Thread a=new Thread(mythread,"A");
Thread b=new Thread(mythread,"B");
Thread c=new Thread(mythread,"C");
a.start();
b.start();
c.start();
}
- 由于i++不是原子操作（先获取i的值，让后再加一，再把结果赋给i），所以输出的值会有重复的情况，比如4 4 2
synchronized关键字让i++同步执行
public synchronized void run() {
super.run();
count--;
System.out.println("由 "+this.currentThread().getName()+" 计算，count="+count);//输出的一定是4 3 2
}- synchronized 关键字，给方法加上锁，多个线程尝试拿到锁，拿到锁的线程执行方法，拿不到的不断的尝试拿到锁
Thread方法
- currentThread（），获得当前线程
- isLive() 线程是否活跃状态（启动还未运行或者启动了正在运行即为活跃状态）
- sleep()方法，让线程休眠
- getId()方法 获得该线程的唯一标识
- suspeend（）方法，让线程暂停（已报废）
- ressume（）方法，让线程恢复（已报废）
- stop（）方法，让线程终止（已报废）
停止线程的方法
- 线程自己执行完后自动终止
- stop强制终止，不安全
- 使用interrupt方法
interrupt方法
- 线程对象有一个boolean变量代表是否有中断请求，interrupt方法将线程的中断状态设置会true，但是并没有立刻终止线程，就像告诉你儿子要好好学习一样，但是你儿子怎么样关键看的是你儿子。
public static void main(String[] args) {
try {
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();
Thread.sleep(200);
thread.interrupt();
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("main catch");
e.printStackTrace();
}
System.out.println("end!");
}
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
super.run();
for (int i = 0; i < 500000; i++) {
System.out.println("i=" + (i + 1));
}
}
}
- 上面的代码虽然执行了interrupt方法，但是并没有中断run方法里面的程序，并且run方法全部执行完,也就是一直执行到500000
判断线程是否中断
- interrupted方法判断当前线程是否中断，清除中断标志
- isInterrupt 方法判断线程是否中断，不清除中断标志
interrupted方法
public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
super.run();
for (int i = 0; i < 500000; i++) {
System.out.println("i=" + (i + 1));
}
}
}
public class Run {
public static void main(String[] args) {
try {
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();
Thread.sleep(1000);
thread.interrupt();
//Thread.currentThread().interrupt();
System.out.println("是否停止1？="+thread.interrupted());//false
System.out.println("是否停止2？="+thread.interrupted());//false main线程没有被中断!!!
//......- 这里thread线程执行了interrupt方法，按到里thread的中断状态应该为true，但是因为interrupted方法判断的是当前线程的中断状态，也就是main线程（main线程执行thread.interrupted方法），所以他的中断状态是false
public class Run {
public static void main(String[] args) {
try {
Thread.currentThread().interrupt();
System.out.println("是否停止1？="+Thread.interrupted());//true
System.out.println("是否停止2？="+Thread.interrupted());//false
//......- 主线程执行interrupt方法，第一次执行interrupted方法的时候，中断状态为true，但是interrupted方法有清除中断标志的作用，所以再执行的时候输出的是false
isInterrupt方法
public static void main(String[] args) {
MyThread thread=new MyThread();
thread.start();
thread.interrupt();
System.out.println(thread.isInterrupted());//true
System.out.println(thread.isInterrupted());//true
}- 这里也有判断线程中断的作用，而判断的是他的调用者的中断状态，而且没有清除中断标志的作用，所以两次都是true
停止线程
- 在上面的代码中，我们虽然执行了interrupt方法，但是并没有中断进程，那么我们如果来中断呢？我们可以在run方法中进行判断，判断中断状态，状态为true，那么就停止run方法。
import exthread.MyThread;
import exthread.MyThread;
public class Run {
public static void main(String[] args) {
try {
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();
Thread.sleep(2000);
thread.interrupt();
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("main catch");
e.printStackTrace();
}
System.out.println("end!");
}
}
public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
super.run();
for (int i = 0; i < 500000; i++) {
if (this.interrupted()) {
System.out.println("已经是停止状态了!我要退出了!");
break;
}
System.out.println("i=" + (i + 1));
}
System.out.println("666");
}
}- 还有一个问题，我们要中断进程，通过上面的的操作我们终止了for循环，但是后面的输出666仍然执行，这并不是我们想要的中断。于是我们可以顺便抛出异常，然后直接捕获，这样的话后面的代码就不执行了。
异常法停止线程
public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
super.run();
try {
for (int i = 0; i < 500000; i++) {
if (this.interrupted()) {
System.out.println("已经是停止状态了!我要退出了!");
throw new InterruptedException();
}
System.out.println("i=" + (i + 1));
}
System.out.println("我在for下面");
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("进MyThread.java类run方法中的catch了！");
e.printStackTrace();
}
}
}
- 当然我们也可以直接return,但是抛出异常比较好，因为后面可以继续将异常抛出，让线程中断事件得到传播
return 停止线程
for (int i = 0; i < 500000; i++) {
if (this.interrupted()) {
System.out.println("已经是停止状态了!我要退出了!");
return;
}
System.out.println("i=" + (i + 1));
}sleep与interrupt
- 中断状态，进入sleep抛出异常
- 睡眠进入中断状态，抛出异常
public static void main(String[] args) {
try {
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();
Thread.sleep(200);
thread.interrupt();
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("main catch");
e.printStackTrace();
}
System.out.println("end!");
}
}
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
super.run();
try {
System.out.println("run begin");
Thread.sleep(200000);
System.out.println("run end");
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("在沉睡中被停止!进入catch!"+this.isInterrupted());
e.printStackTrace();
}
}
}*/暂停线程
- suspend (作废)会让同步方法直接锁住
public static void main(String[] args) {
try {
final SynchronizedObject object = new SynchronizedObject();
Thread thread1 = new Thread() {
@Override
public void run() {
object.printString();
}
};
thread1.setName("a");
thread1.start();
Thread.sleep(1000);
Thread thread2 = new Thread() {
@Override
public void run() {
System.out
.println("thread2启动了，但进入不了printString()方法！只打印1个begin");
System.out
.println("因为printString()方法被a线程锁定并且永远的suspend暂停了！");
object.printString();
}
};
thread2.start();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
class SynchronizedObject {
synchronized public void printString() {
System.out.println("begin");
if (Thread.currentThread().getName().equals("a")) {
System.out.println("a线程永远 suspend了！");
Thread.currentThread().suspend();
}
System.out.println("end");
}
}
- 当thread1执行了suspend方法后，printString方法直接就被锁住了，也就是thread1把这个锁占住了，但是却不工作
public void println(String x) {
synchronized (this) {
print(x);
newLine();
}
}- 用System.out.println() 方法替换pringString方法同样也会锁住，因为这个方法也加锁了，当thread1暂停之后，同样占住了这个锁
yield方法
- 放弃当前cpu资源，让其他任务去占用，但是什么时候放弃不知道，因为放弃后，可能又开始获得时间片
线程优先级
- cpu先执行优先级高的线程的对象任务， setPriority方法可以设置线程的优先级
- 线程优先级具有继承性，也就是说A线程启动B线程，二者优先级一样，同样main主线程启动线程A，main和A的优先级也是一样的
public static void main(String[] args) {
System.out.println("main thread begin priority="
+ Thread.currentThread().getPriority());
Thread.currentThread().setPriority(6);
System.out.println("main thread end priority="
+ Thread.currentThread().getPriority());
MyThread1 thread1 = new MyThread1();
thread1.start();
}
class MyThread1 extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("MyThread1 run priority=" + this.getPriority());
MyThread2 thread2 = new MyThread2();
thread2.start();
}
}优先级特性
- 规则性，cpu尽量将资源给优先级高的
- 随机性，优先级较高的不一定先执行完run方法
守护线程
- 线程有两种一种是用户线程，一种是守护线程
- 垃圾回收线程是典型的守护线程，当jvm中还有非守护线程，守护线程就一直还在，知道非守护线程不存在了，守护线程才销毁
总结
- 线程提高了资源利用率
- 线程的实现可以通过继承Thread类，也可以通过实Runnable接口
- 线程中断方式有3种，常用的是interrupt方法，该方法并没有立即中断线程，只是做了一个中断标志
- interrupted和isInterrupt两种方法都可以查看线程中断状态，第一种查看的是当前线程的中断状态，第二种查看的该方法调用者的中断状态
- interrupted方法会清除中断状态，isInterrupt不会清除中断状态
- interrupt方法没有真正中断线程，所以可以在run方法里面判断中断状态，然后通过抛出异常或者return来中断线程
- 当线中断状态为true，再进入sleep会抛出异常，反之一样，sleep状态执行interrupt方法，同样会抛出异常
- 线程暂停容易将锁占住
- 线程具有优先级，可以通过方法设置线程优先级，cpu会将资源尽量给优先级高的线程，但是当优先级差别不大的时候，优先级高的不一定先执行完run方法
- 线程有两种，一种用户线程，一种守护线程，直到用户线程都销毁，守护线程才销毁
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