java高并发系列 - 第6天:线程的基本操做
新建线程
新建线程很简单。只须要使用new关键字建立一个线程对象，而后调用它的start()启动线程便可。java
Thread thread1 = new Thread1(); t1.start();
那么线程start()以后，会干什么呢？线程有个run()方法，start()会建立一个新的线程并让这个线程执行run()方法。微信
这里须要注意，下面代码也能经过编译，也能正常执行。可是，却不能新建一个线程，而是在当前线程中调用run()方法，将run方法只是做为一个普通的方法调用。多线程
Thread thread = new Thread1(); thread1.run();
因此，但愿你们注意，调用start方法和直接调用run方法的区别。并发
start方法是启动一个线程，run方法只会在当前线程中串行的执行run方法中的代码。eclipse
默认状况下， 线程的run方法什么都没有，启动一个线程以后立刻就结束了，因此若是你须要线程作点什么，须要把您的代码写到run方法中，因此必须重写run方法。异步
Thread thread1 = new Thread() {
@Override
public void run() {
System.out.println("hello,我是一个线程!");
}
};
thread1.start();
上面是使用匿名内部类实现的，重写了Thread的run方法，而且打印了一条信息。咱们能够经过继承Thread类，而后重写run方法，来自定义一个线程。但考虑java是单继承的，从扩展性上来讲，咱们实现一个接口来自定义一个线程更好一些，java中恰好提供了Runnable接口来自定义一个线程。分布式
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
Thread类有一个很是重要的构造方法：ide
public Thread(Runnable target)
咱们在看一下Thread的run方法：高并发
public void run() {
if (target != null) {
target.run();
}
}
当咱们启动线程的start方法以后，线程会执行run方法，run方法中会调用Thread构造方法传入的target的run方法。大数据
实现Runnable接口是比较常见的作法，也是推荐的作法。
终止线程
通常来讲线程执行完毕就会结束，无需手动关闭。可是若是咱们想关闭一个正在运行的线程，有什么方法呢？能够看一下Thread类中提供了一个stop()方法，调用这个方法，就能够当即将一个线程终止，很是方便。
package com.itsoku.chat01;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* <b>description</b>： <br>
* <b>time</b>：2019/7/12 17:18 <br>
* <b>author</b>：微信公众号：路人甲Java，专一于java技术分享（带你玩转 爬虫、分布式事务、异步消息服务、任务调度、分库分表、大数据等），喜欢请关注！
*/
@Slf4j
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread1 = new Thread() {
@Override
public void run() {
log.info("start");
boolean flag = true;
while (flag) {
;
}
log.info("end");
}
};
thread1.setName("thread1");
thread1.start();
//当前线程休眠1秒
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
//关闭线程thread1
thread1.stop();
//输出线程thread1的状态
log.info("{}", thread1.getState());
//当前线程休眠1秒
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
//输出线程thread1的状态
log.info("{}", thread1.getState());
}
}
运行代码，输出：
18:02:15.312 [thread1] INFO com.itsoku.chat01.Demo01 - start 18:02:16.311 [main] INFO com.itsoku.chat01.Demo01 - RUNNABLE 18:02:17.313 [main] INFO com.itsoku.chat01.Demo01 - TERMINATED
代码中有个死循环，调用stop方法以后，线程thread1的状态变为TERMINATED（结束状态），线程中止了。
咱们使用idea或者eclipse的时候，会发现这个方法是一个废弃的方法，也就是说，在未来，jdk可能就会移除该方法。
stop方法为什么会被废弃而不推荐使用？stop方法过于暴力，强制把正在执行的方法中止了。
你们是否遇到过这样的场景：电力系统须要维修，此时我们正在写代码，维修人员直接将电源关闭了，代码还没保存的，是否是很崩溃，这种方式就像直接调用线程的stop方法相似。线程正在运行过程当中，被强制结束了，可能会致使一些意想不到的后果。能够给你们发送一个通知，告诉你们保存一下手头的工做，将电脑关闭。
线程中断
在java中，线程中断是一种重要的线程写做机制，从表面上理解，中断就是让目标线程中止执行的意思，实际上并不是彻底如此。在上面中，咱们已经详细讨论了stop方法中止线程的坏处，jdk中提供了更好的中断线程的方法。严格的说，线程中断并不会使线程当即退出，而是给线程发送一个通知，告知目标线程，有人但愿你退出了！至于目标线程接收到通知以后如何处理，则彻底由目标线程本身决定，这点很重要，若是中断后，线程当即无条件退出，咱们又会到stop方法的老问题。
Thread提供了3个与线程中断有关的方法，这3个方法容易混淆，你们注意下：
public void interrupt() //中断线程 public boolean isInterrupted() //判断线程是否被中断 public static boolean interrupted() //判断线程是否被中断，并清除当前中断状态
interrupt()方法是一个实例方法，它通知目标线程中断，也就是设置中断标志位为true，中断标志位表示当前线程已经被中断了。isInterrupted()方法也是一个实例方法，它判断当前线程是否被中断（经过检查中断标志位）。最后一个方法interrupted()是一个静态方法，返回boolean类型，也是用来判断当前线程是否被中断，可是同时会清除当前线程的中断标志位的状态。
while (true) {
if (this.isInterrupted()) {
System.out.println("我要退出了!");
break;
}
}
}
};
thread1.setName("thread1");
thread1.start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
thread1.interrupt();
上面代码中有个死循环，interrupt()方法被调用以后，线程的中断标志将被置为true，循环体中经过检查线程的中断标志是否为ture（this.isInterrupted()）来判断线程是否须要退出了。
再看一种中断的方法：
static volatile boolean isStop = false;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread1 = new Thread() {
@Override
public void run() {
while (true) {
if (isStop) {
System.out.println("我要退出了!");
break;
}
}
}
};
thread1.setName("thread1");
thread1.start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
isStop = true;
}
代码中经过一个变量isStop来控制线程是否中止。
经过变量控制和线程自带的interrupt方法来中断线程有什么区别呢？
若是一个线程调用了sleep方法，一直处于休眠状态，经过变量控制，还能够中断线程么？你们能够思考一下。
此时只能使用线程提供的interrupt方法来中断线程了。
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread1 = new Thread() {
@Override
public void run() {
while (true) {
//休眠100秒
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("我要退出了!");
break;
}
}
};
thread1.setName("thread1");
thread1.start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
thread1.interrupt();
}
调用interrupt()方法以后，线程的sleep方法将会抛出InterruptedException异常。
Thread thread1 = new Thread() {
@Override
public void run() {
while (true) {
//休眠100秒
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (this.isInterrupted()) {
System.out.println("我要退出了!");
break;
}
}
}
};
运行上面的代码，发现程序没法终止。为何？
代码须要改成：
Thread thread1 = new Thread() {
@Override
public void run() {
while (true) {
//休眠100秒
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
this.interrupt();
e.printStackTrace();
}
if (this.isInterrupted()) {
System.out.println("我要退出了!");
break;
}
}
}
};
上面代码能够终止。
注意：sleep方法因为中断而抛出异常以后，线程的中断标志会被清除（置为false），因此在异常中须要执行this.interrupt()方法，将中断标志位置为true
等待（wait）和通知（notify）
为了支持多线程之间的协做，JDK提供了两个很是重要的方法：等待wait()方法和通知notify()方法。这2个方法并非在Thread类中的，而是在Object类中定义的。这意味着全部的对象均可以调用者两个方法。
public final void wait() throws InterruptedException; public final native void notify();
当在一个对象实例上调用wait()方法后，当前线程就会在这个对象上等待。这是什么意思？好比在线程A中，调用了obj.wait()方法，那么线程A就会中止继续执行，转为等待状态。等待到何时结束呢？线程A会一直等到其余线程调用obj.notify()方法为止，这时，obj对象成为了多个线程之间的有效通讯手段。
那么wait()方法和notify()方法是如何工做的呢？如图2.5展现了二者的工做过程。若是一个线程调用了object.wait()方法，那么它就会进出object对象的等待队列。这个队列中，可能会有多个线程，由于系统可能运行多个线程同时等待某一个对象。当object.notify()方法被调用时，它就会从这个队列中随机选择一个线程，并将其唤醒。这里但愿你们注意一下，这个选择是不公平的，并非先等待线程就会优先被选择，这个选择彻底是随机的。
除notify()方法外，Object独享还有一个nofiyAll()方法，它和notify()方法的功能相似，不一样的是，它会唤醒在这个等待队列中全部等待的线程，而不是随机选择一个。
这里强调一点，Object.wait()方法并不能随便调用。它必须包含在对应的synchronize语句汇总，不管是wait()方法或者notify()方法都须要首先获取目标独享的一个监视器。图2.6显示了wait()方法和nofiy()方法的工做流程细节。其中T1和T2表示两个线程。T1在正确执行wait()方法钱，必须得到object对象的监视器。而wait()方法在执行后，会释放这个监视器。这样作的目的是使其余等待在object对象上的线程不至于由于T1的休眠而所有没法正常执行。
线程T2在notify()方法调用前，也必须得到object对象的监视器。所幸，此时T1已经释放了这个监视器，所以，T2能够顺利得到object对象的监视器。接着，T2执行了notify()方法尝试唤醒一个等待线程，这里假设唤醒了T1。T1在被唤醒后，要作的第一件事并非执行后续代码，而是要尝试从新得到object对象的监视器，而这个监视器也正是T1在wait()方法执行前所持有的那个。若是暂时没法得到，则T1还必须等待这个监视器。当监视器顺利得到后，T1才能够在真正意义上继续执行。
给你们上个例子：
package com.itsoku.chat01;
/**
* <b>description</b>： <br>
* <b>time</b>：2019/7/12 17:18 <br>
* <b>author</b>：微信公众号：路人甲Java，专一于java技术分享（带你玩转 爬虫、分布式事务、异步消息服务、任务调度、分库分表、大数据等），喜欢请关注！
*/
public class Demo06 {
static Object object = new Object();
public static class T1 extends Thread {
@Override
public void run() {
synchronized (object) {
System.out.println(System.currentTimeMillis() + ":T1 start!");
try {
System.out.println(System.currentTimeMillis() + ":T1 wait for object");
object.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(System.currentTimeMillis() + ":T1 end!");
}
}
}
public static class T2 extends Thread {
@Override
public void run() {
synchronized (object) {
System.out.println(System.currentTimeMillis() + ":T2 start，notify one thread! ");
object.notify();
System.out.println(System.currentTimeMillis() + ":T2 end!");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
new T1().start();
new T2().start();
}
}
运行结果：
1562934497212:T1 start! 1562934497212:T1 wait for object 1562934497212:T2 start，notify one thread! 1562934497212:T2 end! 1562934499213:T1 end!
注意下打印结果，T2调用notify方法以后，T1并不能当即继续执行，而是要等待T2释放objec投递锁以后，T1从新成功获取锁后，才能继续执行。所以最后2行日志相差了2秒（由于T2调用notify方法后休眠了2秒）。
注意：Object.wait()方法和Thread.sleeep()方法均可以让现场等待若干时间。除wait()方法能够被唤醒外，另一个主要的区别就是wait()方法会释放目标对象的锁，而Thread.sleep()方法不会释放锁。
再给你们讲解一下wait()，notify()，notifyAll()，加深一下理解：
能够这么理解，obj对象上有2个队列，如图1，q1：等待队列，q2：准备获取锁的队列；两个队列都为空。
obj.wait()过程：
synchronize(obj){
obj.wait();
}
假若有3个线程，t一、t二、t3同时执行上面代码，t一、t二、t3会进入q2队列，如图2，进入q2的队列的这些线程才有资格去争抢obj的锁，假设t1争抢到了，那么t二、t3机型在q2中等待着获取锁，t1进入代码块执行wait()方法，此时t1会进入q1队列，而后系统会通知q2队列中的t二、t3去争抢obj的锁，抢到以后过程如t1的过程。最后t一、t二、t3都进入了q1队列，如图3。
上面过程以后，又来了线程t4执行了notify()方法，以下：**
synchronize(obj){
obj.notify();
}
t4会获取到obj的锁，而后执行notify()方法，系统会从q1队列中随机取一个线程，将其加入到q2队列，假如t2运气比较好，被随机到了，而后t2进入了q2队列，如图4，进入q2的队列的锁才有资格争抢obj的锁，t4线程执行完毕以后，会释放obj的锁，此时队列q2中的t2会获取到obj的锁，而后继续执行，执行完毕以后，q1中包含t一、t3，q2队列为空，如图5
接着又来了个t5队列，执行了notifyAll()方法，以下：
synchronize(obj){
obj.notifyAll();
}
2.调用obj.wait()方法，当前线程会加入队列queue1，而后会释放obj对象的锁
t5会获取到obj的锁，而后执行notifyAll()方法，系统会将队列q1中的线程都移到q2中，如图6，t5线程执行完毕以后，会释放obj的锁，此时队列q2中的t一、t3会争抢obj的锁，争抢到的继续执行，未加强到的带锁释放以后，系统会通知q2中的线程继续争抢索，而后继续执行，最后两个队列中都为空了。
挂起（suspend）和继续执行（resume）线程
Thread类中还有2个方法，即线程挂起(suspend)和继续执行(resume)，这2个操做是一对相反的操做，被挂起的线程，必需要等到resume()方法操做后，才能继续执行。系统中已经标注着2个方法过期了，不推荐使用。
系统不推荐使用suspend()方法去挂起线程是由于suspend()方法致使线程暂停的同时，并不会释听任何锁资源。此时，其余任何线程想要访问被它占用的锁时，都会被牵连，致使没法正常运行（如图2.7所示）。直到在对应的线程上进行了resume()方法操做，被挂起的线程才能继续，从而其余全部阻塞在相关锁上的线程也能够继续执行。可是，若是resume()方法操做意外地在suspend()方法前就被执行了，那么被挂起的线程可能很难有机会被继续执行了。而且，更严重的是：它所占用的锁不会被释放，所以可能会致使整个系统工做不正常。并且，对于被挂起的线程，从它线程的状态上看，竟然仍是Runnable状态，这也会影响咱们队系统当前状态的判断。
上个例子：
/**
* <b>description</b>： <br>
* <b>time</b>：2019/7/12 17:18 <br>
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*/
public class Demo07 {
static Object object = new Object();
public static class T1 extends Thread {
public T1(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
synchronized (object) {
System.out.println("in " + this.getName());
Thread.currentThread().suspend();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
T1 t1 = new T1("t1");
t1.start();
Thread.sleep(100);
T1 t2 = new T1("t2");
t2.start();
t1.resume();
t2.resume();
t1.join();
t2.join();
}
}
运行代码输出：
in t1 in t2
咱们会发现程序不会结束，线程t2被挂起了，致使程序没法结束，使用jstack命令查看线程堆栈信息能够看到：
"t2" #13 prio=5 os_prio=0 tid=0x000000002796c000 nid=0xa3c runnable [0x000000002867f000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
at java.lang.Thread.suspend0(Native Method)
at java.lang.Thread.suspend(Thread.java:1029)
at com.itsoku.chat01.Demo07$T1.run(Demo07.java:20)
- locked <0x0000000717372fc0> (a java.lang.Object)
发现t2线程在suspend0处被挂起了，t2的状态居然仍是RUNNABLE状态，线程明明被挂起了，状态仍是运行中容易致使咱们队当前系统进行误判，代码中已经调用resume()方法了，可是因为时间前后顺序的缘故，resume并无生效，这致使了t2永远滴被挂起了，而且永远占用了object的锁，这对于系统来讲多是致命的。
等待线程结束（join）和谦让（yeild）
不少时候，一个线程的输入可能很是依赖于另一个或者多个线程的输出，此时，这个线程就须要等待依赖的线程执行完毕，才能继续执行。jdk提供了join()操做来实现这个功能。以下所示，显示了2个join()方法：
public final void join() throws InterruptedException; public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException;
第1个方法表示无限等待，它会一直只是当前线程。知道目标线程执行完毕。
第2个方法有个参数，用于指定等待时间，若是超过了给定的时间目标线程还在执行，当前线程也会中止等待，而继续往下执行。
好比：线程T1须要等待T二、T3完成以后才能继续执行，那么在T1线程中须要分别调用T2和T3的join()方法。
上个示例：
/**
* <b>description</b>： <br>
* <b>time</b>：2019/7/12 17:18 <br>
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*/
public class Demo08 {
static int num = 0;
public static class T1 extends Thread {
public T1(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
System.out.println(System.currentTimeMillis() + ",start " + this.getName());
for (int i = 0; i < 10; i++) {
num++;
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(System.currentTimeMillis() + ",end " + this.getName());
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
T1 t1 = new T1("t1");
t1.start();
t1.join();
System.out.println(System.currentTimeMillis() + ",num = " + num);
}
}
执行结果：
1562939889129,start t1 1562939891134,end t1 1562939891134,num = 10
num的结果为10，一、3行的时间戳相差2秒左右，说明主线程等待t1完成以后才继续执行的。
看一下jdk1.8中Thread.join()方法的实现：
public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException {
long base = System.currentTimeMillis();
long now = 0;
if (millis < 0) {
throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
}
if (millis == 0) {
while (isAlive()) {
wait(0);
}
} else {
while (isAlive()) {
long delay = millis - now;
if (delay <= 0) {
break;
}
wait(delay);
now = System.currentTimeMillis() - base;
}
}
}
从join的代码中能够看出，在被等待的线程上使用了synchronize，调用了它的wait()方法，线程最后执行完毕以后，系统会自动调用它的notifyAll()方法，唤醒全部在此线程上等待的其余线程。
注意：被等待的线程执行完毕以后，系统自动会调用该线程的notifyAll()方法。因此通常状况下，咱们不要去在线程对象上使用wait()、notify()、notifyAll()方法。
另一个方法是Thread.yield()，他的定义以下：
public static native void yield();
yield是谦让的意思，这是一个静态方法，一旦执行，它会让当前线程出让CPU，但须要注意的是，出让CPU并非说不让当前线程执行了，当前线程在出让CPU后，还会进行CPU资源的争夺，可是可否再抢到CPU的执行权就不必定了。所以，对Thread.yield()方法的调用好像就是在说：我已经完成了一些主要的工做，我能够休息一下了，可让CPU给其余线程一些工做机会了。
若是以为一个线程不过重要，或者优先级比较低，而又担忧此线程会过多的占用CPU资源，那么能够在适当的时候调用一下Thread.yield()方法，给与其余线程更多的机会。
总结
- 建立线程的2中方式：继承Thread类；实现Runnable接口
- 启动线程：调用线程的start()方法
- 终止线程：调用线程的stop()方法，方法已过期，建议不要使用
- 线程中断相关的方法：调用线程实例interrupt()方法将中断标志置为true；使用线程实例方法isInterrupted()获取中断标志；调用Thread的静态方法interrupted()获取线程是否被中断，此方法调用以后会清除中断标志（将中断标志置为false了）
- wait、notify、notifyAll方法，这块比较难理解，能够回过头去再理理
- 线程挂起使用线程实例方法suspend()，恢复线程使用线程实例方法resume()，这2个方法都过期了，不建议使用
- 等待线程结束：调用线程实例方法join()
- 出让cpu资源：调用线程静态方法yeild()
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