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java并发多线程基础



1. 什么是线程

线程是进程内的执行单元

某个进程当中都有若干个线程。

线程是进程内的执行单元。

使用线程的原因是,进程的切换是非常重量级的操作,非常消耗资源。如果使用多进程,那么并发数相对来说不会很高。而线程是更细小的调度单元,更加轻量级,所以线程会较为广泛的用于并发设计。

在Java当中线程的概念和操作系统级别线程的概念是类似的。事实上,Jvm将会把Java中的线程映射到操作系统的线程区。

2. 线程的基本操作

2.1 线程状态图

上图是Java中线程的基本操作。

当new出一个线程时,其实线程并没有工作。它只是生成了一个实体,当你调用这个实例的start方法时,线程才真正地被启动。启动后到Runnable状态,Runnable表示该线程的资源等等已经被准备好,已经可以执行了,但是并不表示一定在执行状态,由于时间片轮转,该线程也可能此时并没有在执行。对于我们来说,该线程可以认为已经被执行了,但是是否真实执行,还得看物理cpu的调度。当线程任务执行结束后,线程就到了Terminated状态。

有时候在线程的执行当中,不可避免的会申请某些锁或某个对象的监视器,当无法获取时,这个线程会被阻塞住,会被挂起,到了Blocked状态。如果这个线程调用了wait方法,它就处于一个Waiting状态。进入Waiting状态的线程会等待其他线程给它notify,通知到之后由Waiting状态又切换到Runnable状态继续执行。当然等待状态有两种,一种是无限期等待,直到被notify。一直则是有限期等待,比如等待10秒还是没有被notify,则自动切换到Runnable状态。

2.2 新建线程

Thread thread = new Thread();
thread.start();

Thread thread = new Thread();
thread.run();

start方法其实是在一个新的操作系统线程上面去调用run方法。换句话说,直接调用run方法而不是调用start方法的话,它并不会开启新的线程,而是在调用run的当前的线程当中执行你的操作。

 Thread thread = new Thread("t1") { @Override public void run() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println(Thread.currentThread().getName()); } }; thread.start(); 如果调用start,则输出是t1 Thread thread = new Thread("t1") { @Override public void run() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println(Thread.currentThread().getName()); } }; thread.run(); 

run方法的实现有两种方式

第一种方式,直接覆盖run方法,就如刚刚代码中所示,最方便的用一个匿名类就可以实现。

 Thread thread = new Thread("t1") { @Override public void run() { // TODO Auto-generated method stub System.out.println(Thread.currentThread().getName()); } }; 

Thread t1=new Thread(new CreateThread3());

在张孝祥的视频中,推荐第二种方式,称其更加面向对象。

2.3 终止线程

原因在于stop方法太过"暴力"了,无论线程执行到哪里,它将会立即停止掉线程。

最重要的是这种错误不会抛出异常,将很难被发现。

2.4 线程中断

线程中断有3种方法

public void Thread.interrupt() // 中断线程
public boolean Thread.isInterrupted() // 判断是否被中断
public static boolean Thread.interrupted() // 判断是否被中断,并清除当前中断状态

 public void run(){//线程t1 while(true){ Thread.yield(); } } t1.interrupt(); 

如果希望非常优雅地终止这个线程,就该这样做

 public void run(){ while(true) { if(Thread.currentThread().isInterrupted()) { System.out.println("Interruted!"); break; } Thread.yield(); } } 

使用中断,就对数据一致性有了一定的保证。

对于可取消的阻塞状态中的线程, 比如等待在这些函数上的线程, Thread.sleep(), Object.wait(), Thread.join(), 这个线程收到中断信号后, 会抛出InterruptedException, 同时会把中断状态置回为false.

对于取消阻塞状态中的线程,可以这样抒写代码:

 public void run(){ while(true){ if(Thread.currentThread().isInterrupted()){ System.out.println("Interruted!"); break; } try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { System.out.println("Interruted When Sleep"); //设置中断状态,抛出异常后会清除中断标记位 Thread.currentThread().interrupt(); } Thread.yield(); } } 

2.5 线程挂起

挂起(suspend)和继续执行(resume)线程

原因在于,suspend不释放锁,因此没有线程可以访问被它锁住的临界区资源,直到被其他线程resume。因为无法控制线程运行的先后顺序,如果其他线程的resume方法先被运行,那则后运行的suspend,将一直占有这把锁,造成死锁发生。

用以下代码来模拟这个场景

 package test; public class Test { static Object u = new Object(); static TestSuspendThread t1 = new TestSuspendThread("t1"); static TestSuspendThread t2 = new TestSuspendThread("t2"); public static class TestSuspendThread extends Thread { public TestSuspendThread(String name) { setName(name); } @Override public void run() { synchronized (u) { System.out.println("in " + getName()); Thread.currentThread().suspend(); } } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { t1.start(); Thread.sleep(100); t2.start(); t1.resume(); t2.resume(); t1.join(); t2.join(); } } 

in t1
in t2

发现t2一直被suspend。这样就造成了死锁。

2.6 join和yeild

yeild是个native静态方法,这个方法是想把自己占有的cpu时间释放掉,然后和其他线程一起竞争(注意yeild的线程还是有可能争夺到cpu,注意与sleep区别)。在javadoc中也说明了,yeild是个基本不会用到的方法,一般在debug和test中使用。

join方法的意思是等待其他线程结束,就如suspend那节的代码,想让主线程等待t1,t2结束以后再结束。没有结束的话,主线程就一直阻塞在那里。

 package test; public class Test { public volatile static int i = 0; public static class AddThread extends Thread { @Override public void run() { for (i = 0; i < ; i++) ; } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { AddThread at = new AddThread(); at.start(); at.join(); System.out.println(i); } } 

join的本质

while(isAlive())
{
   wait(0);
}

在javadoc中,找到了相关解释。当一个线程运行完成终止后,将会调用notifyAll方法去唤醒等待在当前线程实例上的所有线程,这个操作是jvm自己完成的。

所以javadoc中还给了我们一个建议,不要使用wait和notify/notifyall在线程实例上。因为jvm会自己调用,有可能与你调用期望的结果不同。

3. 守护线程

在后台默默地完成一些系统性的服务,比如垃圾回收线程、JIT线程就可以理解为守护线程。
当一个Java应用内,所有非守护进程都结束时,Java虚拟机就会自然退出。
此前有写过一篇python中如何实现,查看这里。

而Java中变成守护进程就相对简单了。

Thread t=new DaemonT();
t.setDaemon(true);
t.start();

 package test; public class Test { public static class DaemonThread extends Thread { @Override public void run() { for (int i = 0; i < ; i++) { System.out.println("hi"); } } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { DaemonThread dt java并发多线程基础 = new DaemonThread(); dt.start(); } } 

dt.setDaemon(true);

4. 线程优先级

Thread类中有3个变量定义了线程优先级。

 public final static int MIN_PRIORITY = 1; public final static int NORM_PRIORITY = 5; public final static int MAX_PRIORITY = 10; package test; public class Test { public static class High extends Thread { static int count = 0; @Override public void run() { while (true) { synchronized (Test.class) { count++; if (count > ) { System.out.println("High"); break; } } } } } public static class Low extends Thread { static int count = 0; @Override public void run() { while (true) { synchronized (Test.class) { count++; if (count > ) { System.out.println("Low"); break; } } } } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { High high = new High(); Low low = new Low(); high.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY); low.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY); low.start(); high.start(); } } 

5. 基本的线程同步操作

synchronized 和 Object.wait() Obejct.notify()

这一节内容详情请看以前写的一篇Blog

主要要注意的是

synchronized有三种加锁方式:

指定加锁对象:对给定对象加锁,进入同步代码前要获得给定对象的锁。
直接作用于实例方法:相当于对当前实例加锁,进入同步代码前要获得当前实例的锁。
直接作用于静态方法:相当于对当前类加锁,进入同步代码前要获得当前类的锁。

作用于实例方法,则不要new两个不同的实例

作用于静态方法,只要类一样就可以了,因为加的锁是类.class,可以new两个不同实例。

wait和notify的用法:

用什么锁住,就用什么调用wait和notify

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