并发编程之线程第一篇

并发编程之线程第一篇

• 3.4 原理之线程运行
• 线程上下文切换（Thread Context Switch）
• 3.5 常见方法
• 3.6 start与run
• 3.7 sleep与yield
• 案例 - 防止CPU占用100%
• 3.8 join方法详解
• 3.9 interrupt方法详解
• 两阶段终止模式
• 3.10 不推荐的方法
• 3.11 主线程与守护线程

 

3.4 原理之线程运行

Java虚拟机栈
JVM中由堆、栈、方法区所组成，其中栈内存是给线程使用，每一个线程启动后，虚拟机就会为其分配一块栈内存。

• 每一个栈由多个栈帧（Frame）组成，对应着每次方法调用时所占用的内存
• 每一个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的那个方法

线程上下文切换（Thread Context Switch）

由于如下一些缘由致使cpu再也不执行当前的线程，转而执行另外一个线程的代码

• 线程的cpu时间片用完
• 垃圾回收
• 有更高优先级的线程须要运行
• 线程本身调用了sleep、yield、join、park、synchronized、lock等方法程序
  当Context Switch发生时，须要由操做系统保存当前线程的状态，并恢复另外一个线程的状态，Java中对应的概念就是程序计数器（Program Counter Register），它的做用是记住下一条jvm指令的执行地址，是线程私有的
  

3.5 常见方法

方法名	功能说明	注意
start()	启动一个新线程，在新的线程运行run方法中的代码	start方法只是让线程进入就绪，里面的代码不必定马上运行（CPU的时间片还没分给它）。每一个线程对象的start方法只能调用一次，若是调用了屡次会出现IllegalThreadStateException
run()	新线程启动后会调用的方法	若是在构造Thread对象时传递了Runnable参数，则线程启动后调用Runnable中的run 方法，不然默认不执行任何操做。但能够建立Thread的子类对象，来覆盖默认行为
join()	等待线程运行结束
join(long n)	等待线程运行结束，最多等待n毫秒
getId()	获取线程长整型的id	id惟一
getName()	获取线程名
setName(String)	修改线程名
getPriority()	获取线程优先级
setPriority(int)	修改线程优先级	java中规定线程优先级是1~10的整数，较大的优先级能提升该线程被CPU调度的机率
getState()	获取线程状态	java中线程状态是用6个enum表示，分别为 ：NEW，RUNNABLE，BLOCKED，WAITING，TIMED_WAITING，TERMINATED
isInterrupted()	断定是否被打断	不会清除打断标记
isAlive()	线程是否存活（尚未运行完毕）
interrupt()	打断线程	若是被打断线程正在sleep，wait，join会致使被打断的线程抛出InterruptedException，并清除打断标记；若是打断的正在运行的线程，则会设置打断标记；park的线程被打断，也会设置打断标记
interrupted() static	断定当前线程是否被打断	会清除打断标记
currendThread(0 static	获取当前正在执行的线程
sleep(long n) static	让当前执行的线程休眠n毫秒，休眠时让出cpu的时间片给其余线程
yieId() static	提示线程调度器让出当前线程对CPU的使用	主要是为了测试和调试

3.6 start与run

调用run

输出

程序仍在main线程运行，FileReader.read()方法调用仍是同步的

3.7 sleep与yield

sleep

1. 调用sleep会让当前线程从Running进入Timed Waiting状态
2. 其它线程可使用 interrupt方法打断正在睡眠的线程，这时sleep方法会抛出InterruptedException
3. 睡眠结束后的线程未必会马上获得执行
4. 建议用TimeUnit的sleep代替Thread的sleep来得到更好地可读性
   yield
   一、 调用yield会让当前线程从Running进入Runnable状态，而后调度执行其它同优先级的线程。若是这时没有同优先级的线程，那么不能保证让当前线程暂停的效果
   二、具体的实现依赖于操做系统的任务调度器
   线程优先级

• 线程优先级会提示（hint）调度器优先调度该线程，但它仅仅是一个提示，调度器能够忽略它
• 若是cpu比较忙，那么优先级高的线程会得到更多的时间片，但cpu闲时，优先级几乎没做用
  

案例 - 防止CPU占用100%

sleep实现
在没有利用cpu来计算时，不要让while（true）空转浪费cpu，这时可使用yield或sleep来让出cpu的使用权给其余程序

• 能够用wait或条件变量达到相似的效果
• 不一样的是，后两种都须要加锁，而且须要相应的唤醒操做，通常适用于要进行同步的场景
• sleep适用于无需锁同步的场景

3.8 join方法详解

为何须要join
下面的代码执行，打印r是什么？

分析

• 由于主线程和线程t1是并行执行的，t1线程须要1秒以后才能算出r=10
• 而主线程一开始就要打印r的结果，因此只能打印出r=0
  解决方法
• 用sleep行不行？为何？
• 用join，加在start以后便可
  
  应用之同步 （案例1）
  以调用方角度来说，若是
• 须要等待结果返回，才能继续运行就是同步
• 不须要等待结果返回，就能继续运行就是异步
  
  
  
  
  有时效的join
  等够时间
  
  输出
  

3.9 interrupt方法详解

打断sleep，wait，join的线程
打断sleep的线程，会清空打断状态，以sleep为例

输出

打断正常运行的线程
打断正常运行的线程，不会清空打断状态

输出

两阶段终止模式

Two Phase Termination
在一个线程T1中如何“优雅”终止线程T2？这里的【优雅】指的是给T2一个料理后事的机会。
一、 错误思路

• 使用线程对象的stop（）中止线程
  （1）stop方法会真正杀死线程，若是这时线程锁住了共享资源，那么当它被杀死后就再也没有机会释放锁，其它线程将永远没法获取锁。
• 使用System.exit(int)方法中止线程
  （1）目的仅是中止一个线程，但这种作法会让整个程序都中止
  

package com.example.demo;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

@Slf4j
public class TwoPhaseTermination {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Test test = new Test();
        test.start();

        Thread.sleep(3500);
        test.stop();
    }
}

@Slf4j
class Test{
    private Thread monitor;

    /**
     * 启动监控线程
     */
    public void start() {
        monitor = new Thread(() -> {
            while (true) {
                Thread currentThread = Thread.currentThread();
                if (currentThread.isInterrupted()) {
                    log.info("料理后事");
                    break;
                }
                try {
                    // 状况1
                    Thread.sleep(1000);
                    log.info("执行监控记录");
                } catch (Exception e) {
                	// 由于sleep出现异常后，会消除打断标记
                    // 须要重置打断标记
                    e.printStackTrace();
                    currentThread.interrupt();
                }
            }
        });
        monitor.start();
    }

    /**
     * 中止监控线程
     */
    public void stop() {
        monitor.interrupt();
    }

}

打断park线程
打断park线程，不会清空打断状态

输出

若是打断标记已是true，则park会失效，能够以下操做 ：

3.10 不推荐的方法

还有一些不推荐使用的方法，这些方法已过期，容易破坏同步代码块，形成线程死锁。

方法名	static	功能说明
stop()		中止线程运行
suspend()		挂起（暂停）线程运行
resume()		恢复线程运行

3.11 主线程与守护线程

默认状况下，Java进程须要等待全部线程都运行结束，才会结束。有一种特殊的线程叫作守护线程，只要其它非守护线程运行结束了，即便守护线程的代码没有执行完，也会强制结束。


注意

• 垃圾回收器线程就是一种守护线程
• Tomcat中的Acceptor和Poller线程都是守护线程，因此Tomcat接收到shutdown命令后，不会等待它们处理完当前请求。