- 2.1.线程的创建方式
- 2.2.查看线程和进程的方法
- 2.3.线程运行原理
- 2.4.Thread常见方法
- 4.1 start与run
- 4.2 sleep 与 yield
- 4.3线程优先级
- 4.4 join
- 4.5 interrupt
- 4.6 合理的终止线程
- 4.7 不推荐使用的方法
- 2.5.守护线程
- 2.6.线程的状态
- 2.7.本章小结
第一种：直接使用Thread类使用匿名内部类或者继承的方式，重写run方法[无返回值,不能抛出异常]
把线程和任务合并在了一起
@Slf4j
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
// 使用继承的方式：这里没有去继承，使用的是匿名内部类
Thread thread = new Thread("myThread"){
@Override
public void run() {
log.debug("running...");
}
};
thread.start();
}
}
第二种：实现Runnable接口,然后重写run方法[无返回值,不能抛出异常]
把线程和任务分开了，用 Runnable 更容易与线程池等高级 API 配合，用 Runnable 让任务类脱离了 Thread 继承体系，更灵活。通过查看源码可以发现，方法二其实到底还是通过方法一执行的！
public static void main(String[] args) {
Runnable runnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
log.debug("running...");
}
};
// 实现Runnable接口，重写run方法即可
Thread thread = new Thread(runnable,"myThread");
thread.start();
}
第三种：向Future提交Runnable或Callable任务[可以有返回结果,可以抛出异常]
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 实现Callable接口，实现call方法
Callable callable = new Callable() {
@Override
public Integer call() throws Exception {
return 1024;
}
};
FutureTask futureTask = new FutureTask(callable);
new Thread(futureTask,"myThread").start();
// 阻塞等待call()方法中的代码执行完成，
Integer result = futureTask.get();
// 阻塞1s，如果超过1s为获取到结果，就结束阻塞，得到一个空的返回值
Integer result2 = futureTask.get(1,TimeUnit.SECONDS);
log.debug("result= "+result);
}
Future就是对于具体的Runnable或者Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果。必要时可以通过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果，FutureTask 能够接收 Callable 类型的参数，用来处理有返回结果的情况。
2.2.查看线程和进程的方法windows系统
- tasklist 查看所有进程
- tasklist tasklist | findstr “筛选项” 筛选进程
- taskkill /F /PID pid 杀死进程
linux系统
- ps -ef 查看所有进程
- ps -fT -p 查看某个进程（PID）的所有线程
- kill pid 杀死进程
- top -H -p 查看某个进程（PID）的所有线程
- ps -fe 查看所有进程
java
- jps 命令查看所有 Java 进程
- jstack 查看某个 Java 进程（PID）的所有线程状态
- jconsole 来查看某个 Java 进程中线程的运行情况（图形界面）
jconsole 远程监控配置 需要以如下方式运行你的 java 类
java -Djava.rmi.server.hostname=`ip地址` -Dcom.sun.management.jmxremote - Dcom.sun.management.jmxremote.port=`连接端口` -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=是否安全连接 - Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=是否认证 java类
如果要认证访问，还需要做如下步骤:
- 修改 /etc/hosts 文件将 127.0.0.1 映射至主机名 如果要认证访问，还需要做如下步骤 复制 jmxremote.password 文件
- 修改 jmxremote.password 和 jmxremote.access 文件的权限为 600 即文件所有者可读写
- 连接时填入 controlRole（用户名），R&D（密码）
3.1虚拟机栈与栈帧
Java Virtual Machine Stacks （Java 虚拟机栈）
我们都知道 JVM 中由堆、栈、方法区所组成，其中栈内存是给谁用的呢？其实就是线程，每个线程启动后，java虚拟机就会为其分配一块栈内存,栈内存是线程独有的，他们之间互不干扰。栈先进后出，当这个方法执行完就释放该内存，返回到返回地址继续执行。
-
每个栈由多个栈帧（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
3.2 线程上下文切换（Thread Context Switch）
因为以下一些原因导致 cpu 不再执行当前的线程，转而执行另一个线程的代码
- 线程的 cpu 时间片用完(每个线程轮流执行，看前面并行的概念)
- 垃圾回收
- 有更高优先级的线程需要运行
- 线程自己调用了 sleep、yield、wait、join、park、synchronized、lock 等方法
当 Context Switch 发生时，需要由 *** 作系统保存当前线程的状态，并恢复另一个线程的状态，Java中对应的概念 就是程序计数器（Program Counter Register），它的作用是记住下一条 jvm 指令的执行地址，是线程私有的
-
状态包括程序计数器、虚拟机栈中每个栈帧的信息，如局部变量、 *** 作数栈、返回地址等
-
Context Switch 频繁发生会影响性能
直接调用run方法是作为普通方法调用，并不会以多线程的方式启动，想run方法中的代码以多线程的方式启动，必须以start的方式进行启动。
4.2 sleep 与 yieldsleep
- 调用 sleep 会让当前线程从 Running 进入 Timed Waiting 状态（阻塞）
- 其它线程可以使用 interrupt 方法打断正在睡眠的线程，这时 sleep 方法会抛出 InterruptedException
- 睡眠结束后的线程未必会立刻得到执行
- 建议用 TimeUnit 的 sleep 代替 Thread 的 sleep 来获得更好的可读性
yield
- 调用 yield 会让当前线程从 Running 进入 Runnable 就绪状态，然后调度执行其它线程
- 具体的实现依赖于 *** 作系统的任务调度器（没有别的线程需要执行，可能让不出去）
-
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，调度器可以忽略它，只是大概率会分到cpu执行权，不是绝对的会得到cpu执行权。
-
如果 cpu 比较忙，那么优先级高的线程会获得更多的时间片，但 cpu 闲时，优先级几乎没作用
小案例：避免cpu空转，使用率达到100%
sleep 实现 在没有利用 cpu 来计算时，不要让 while(true) 空转浪费 cpu，这时可以使用 yield 或 sleep 来让出 cpu 的使用权 给其他程序
while(true) {
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
可以用 wait 或 条件变量达到类似的效果
不同的是，后两种都需要加锁，并且需要相应的唤醒 *** 作，一般适用于要进行同步的场景
sleep 适用于无需锁同步的场景
4.4 join让线程同步执行，main线程中调用的 t1.join() ，那就是需要先等t1线程执行完毕后，main线程才能继续向下运行
private static void test1() throws InterruptedException {
log.debug("开始");
Thread t1 = new Thread(() -> {
log.debug("开始");
sleep(1);
log.debug("结束");
r = 10;
},"t1");
t1.start();
t1.join();
log.debug("结果为:{}", r);
log.debug("结束");
}
4.5 interrupt
打断 sleep，wait，join 的线程 这几个方法都会让线程进入阻塞状态 打断 sleep 的线程, 会清空打断状态 ，以 sleep 为例
private static void test1() throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(()->{
sleep(1);
}, "t1");
t1.start();
sleep(0.5);
t1.interrupt();
log.debug(" 打断状态: {}", t1.isInterrupted()); // false
}
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
interrupt()方法会让该线程的打断标记设置为true，正在运行的线程可以获取到打断标记，是否有别的线程想让他停止，如果有，那么正在运行的这个线程可以自己决定要不要停止下来，或者是做一些资源的释放在进行关闭掉线程。
private static void test2() throws InterruptedException {
Thread t2 = new Thread(() -> {
while (true) {
Thread current = Thread.currentThread();
boolean interrupted = current.isInterrupted();
if (interrupted) {
log.debug(" 打断状态: {}", interrupted); // true
break;
}
}
}, "t2");
t2.start();
sleep(0.5);
t2.interrupt();
}
4.6 合理的终止线程
Two Phase Termination，就是考虑在一个线程T1中如何优雅地终止另一个线程T2？这里的优雅指的是给T2一个料理后事的机会（如释放锁）。
如下所示：那么线程的 isInterrupted() 方法可以取得线程的打断标记，如果线程在睡眠 sleep 期间被打断，打断标记是不会变的，为false，但是 sleep 期间被打断会抛出异常，我们据此手动设置打断标记为 true；如果是在程序正常运行期间被打断的，那么打断标记就被自动设置为true。处理好这两种情况那我们就可以放心地来料理后事。
@Slf4j
public class MyTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
TwoPhaseTermination termination = new TwoPhaseTermination();
// 启动监视器 3s后关闭
termination.start();
Thread.sleep(3000);
termination.stop();
}
}
@Slf4j
class TwoPhaseTermination{
// 监视器
private Thread monitor;
public void start(){
monitor=new Thread(()->{
while (true){
// 获取到当前线程对象
Thread current= Thread.currentThread();
// 判断是否被设置打断标记
if (current.isInterrupted()){
log.debug("释放资源...");
break;
}
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
log.debug("执行监控任务...");
} catch (InterruptedException e) {
// 在睡眠中被打断,重新设置打断标记
current.interrupt();
log.debug("在睡眠中被打断...[InterruptedException: sleep interrupted]");
}
}
},"monitor");
monitor.start();
}
public void stop(){
// 设置打断标记
monitor.interrupt();
}
}
升级版： 使用 vloatile 关键字实现
@Slf4j
public class MyTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
TwoPhaseTermination termination = new TwoPhaseTermination();
// 启动监视器 3s后关闭
termination.start();
Thread.sleep(3000);
log.debug("停止监控...");
termination.stop();
}
}
@Slf4j
class TwoPhaseTermination{
// 监视器
private Thread monitor;
private volatile boolean stop = false;
public void start(){
monitor=new Thread(()->{
while (true){
if (stop){
log.debug("释放资源...");
break;
}
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
log.debug("执行监控任务...");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
},"monitor");
monitor.start();
}
public void stop(){
monitor.interrupt();
stop=true;
}
}
打断 park 线程, 不会清空打断状态
@Slf4j
public class Test {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
parkDemo();
}
public static void parkDemo() throws InterruptedException {
Thread thread = new Thread(() -> {
log.debug("park...");
// 让线程进入阻塞状态，不能向下继续运行，如果打断标记为true则park()方法会失效
LockSupport.park();
log.debug("unpark...");
log.debug("打断标记：{}",Thread.currentThread().isInterrupted());
}, "myThread");
thread.start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
thread.interrupt();
// 如果此处需要再次进行 LockSupport.park(); 则不会生效，代码还是会向下运行
//如果要想生效 需要将isInterrupted()换成interrupted()
// interrupted() 方法获取完打断标记后，会清除掉打断标记，设置为false
}
}
4.7 不推荐使用的方法
还有一些不推荐使用的方法，这些方法已过时，容易破坏同步代码块，造成线程死锁
默认情况下，java进程需要等待所有的线程结束后才会停止，但是有一种特殊的线程，叫做守护线程，在其他线程全部结束的时候即使守护线程还未结束代码未执行完java进程也会停止。普通线程 可以调用thread.setDaemon(true)方法变成守护线程
-
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，所以 Tomcat 接收到 shutdown 命令后，不会等 待它们处理完当前请求
@Slf4j
public class Test {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread = new Thread(() -> {
while (true){
if (Thread.currentThread().isInterrupted()){
break;
}
log.debug("myThread正在运行");
}
log.debug("myThread结束");
}, "myThread");
thread.setDaemon(true);
thread.start();
Thread.sleep(1000);
log.debug("main线程结束");
}
}
2.6.线程的状态
从 *** 作系统层面进行分析：
- 初始状态，仅仅是在语言层面上创建了线程对象，即Thead thread = new Thead();，还未与 *** 作系统线程关联
- 可运行状态，也称就绪状态，指该线程已经被创建，与 *** 作系统相关联，等待cpu给它分配时间片就可运行
- 运行状态，指线程获取了CPU时间片，正在运行
- 当CPU时间片用完，线程会转换至【可运行状态】，等待 CPU再次分配时间片，会导致我们前面讲到的上下文切换
- 阻塞状态
- 如果调用了阻塞API，如BIO读写文件，那么线程实际上不会用到CPU，不会分配CPU时间片，会导致上下文切换，进入【阻塞状态】
- 等待BIO *** 作完毕，会由 *** 作系统唤醒阻塞的线程，转换至【可运行状态】
- 与【可运行状态】的区别是，只要 *** 作系统一直不唤醒线程，调度器就一直不会考虑调度它们，CPU就一直不会分配时间片
- 终止状态，表示线程已经执行完毕，生命周期已经结束，不会再转换为其它状态
这是从 Java API 层面来描述的，我们主要研究的就是这种。 Thread.State 枚举，分为六种状态
- NEW 跟五种状态里的初始状态是一个意思
- RUNNABLE 是当调用了 start() 方法之后的状态，注意，Java API 层面的 RUNNABLE 状态涵盖了 *** 作系统层面的【可运行状态】、【运行状态】和【io阻塞状态】（由于 BIO 导致的线程阻塞，在 Java 里无法区分，仍然认为是可运行）
- BLOCKED ， WAITING ， TIMED_WAITING 都是 Java API 层面对【阻塞状态】的细分，后面会在状态转换一节 详述
@Slf4j
public class Test {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// new[新建状态]
Thread t1 = new Thread(() -> {
log.debug("running...");
}, "t1");
// runnable[运行状态]
Thread t2 = new Thread(() -> {
while (true){
}
}, "t2");
t2.start();
//terminated [终止状态]
Thread t3 = new Thread(() -> {
log.debug("running...");
}, "t3");
t3.start();
// timed_waiting [定时等待]
Thread t4 = new Thread(() -> {
synchronized (Test.class){
try {
Thread.sleep(1000000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "t4");
t4.start();
// waiting [等待]
Thread t5 = new Thread(() -> {
try {
t2.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}, "t5");
t5.start();
// blocked[阻塞状态]
Thread t6 = new Thread(() -> {
synchronized (Test.class){
try {
Thread.sleep(100000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, "t6");
t6.start();
Thread.sleep(1000);
log.debug("t1 state: {}",t1.getState());
log.debug("t2 state: {}",t2.getState());
log.debug("t3 state: {}",t3.getState());
log.debug("t4 state: {}",t4.getState());
log.debug("t5 state: {}",t5.getState());
log.debug("t6 state: {}",t6.getState());
}
}
习题[统筹规划]
阅读华罗庚《统筹方法》，给出烧水泡茶的多线程解决方案，提示
-
参考图二，用两个线程（两个人协作）模拟烧水泡茶过程
-
文中办法乙、丙都相当于任务串行
-
而图一相当于启动了 4 个线程，有点浪费
-
用 sleep(n) 模拟洗茶壶、洗水壶等耗费的时间
附：华罗庚《统筹方法》 统筹方法，是一种安排工作进程的数学方法。它的实用范围极广泛，在企业管理和基本建设中，以及关系复 杂的科研项目的组织与管理中，都可以应用。 怎样应用呢？主要是把工序安排好。
比如，想泡壶茶喝。当时的情况是：开水没有；水壶要洗，茶壶、茶杯要洗；火已生了，茶叶也有了。怎么 办？
- 办法甲：洗好水壶，灌上凉水，放在火上；在等待水开的时间里，洗茶壶、洗茶杯、拿茶叶；等水开 了，泡茶喝
- 办法乙：先做好一些准备工作，洗水壶，洗茶壶茶杯，拿茶叶；一切就绪，灌水烧水；坐待水开了，泡 茶喝。
- 办法丙：洗净水壶，灌上凉水，放在火上，坐待水开；水开了之后，急急忙忙找茶叶，洗茶壶茶杯，泡 茶喝。
哪一种办法省时间？我们能一眼看出，第一种办法好，后两种办法都浪费了一定的空余时间。
这是小事，但这是引子，可以引出生产管理等方面有用的方法来。
水壶不洗，不能烧开水，因而洗水壶是烧开水的前提。没开水、没茶叶、不洗茶壶茶杯，就不能泡茶，因而 这些又是泡茶的前提。它们的相互关系，可以用下边的箭头图来表示：
从这个图上可以一眼看出，办法甲总共要16分钟（而办法乙、丙需要20分钟）。如果要缩短工时、提高工作 效率，应当主要抓烧开水这个环节，而不是抓拿茶叶等环节。同时，洗茶壶茶杯、拿茶叶总共不过4分钟，大 可利用“等水开”的时间来做。
是的，这好像是废话，卑之无甚高论。有如走路要用两条腿走，吃饭要一口一口吃，这些道理谁都懂得。但 稍有变化，临事而迷的情况，常常是存在的。在近代工业的错综复杂的工艺过程中，往往就不是像泡茶喝这 么简单了。任务多了，几百几千，甚至有好几万个任务。关系多了，错综复杂，千头万绪，往往出现“万事俱 备，只欠东风”的情况。由于一两个零件没完成，耽误了一台复杂机器的出厂时间。或往往因为抓的不是关 键，连夜三班，急急忙忙，完成这一环节之后，还得等待旁的环节才能装配。
洗茶壶，洗茶杯，拿茶叶，或先或后，关系不大，而且同是一个人的活儿，因而可以合并成为：
- 看来这是“小题大做”，但在工作环节太多的时候，这样做就非常必要了。 这里讲的主要是时间方面的事，但在具体生产实践中，还有其他方面的许多事。这种方法虽然不一定能直接 解决所有问题，但是，我们利用这种方法来考虑问题，也是不无裨益的。
@Slf4j
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(() -> {
// 洗水壶花费1秒
log.debug("洗水壶");
sleep(1);
// 烧开水5秒
log.debug("烧开水");
sleep(5);
}, "小王");
Thread t2 = new Thread(() -> {
// 洗茶壶1秒
log.debug("洗茶壶");
sleep(1);
// 洗茶杯 2秒
log.debug("洗茶杯");
// 拿茶叶 1秒
log.debug("拿茶叶");
sleep(1);
// 开水烧开后可以去泡茶
try {
t1.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
log.debug("泡茶");
}, "老王");
t1.start();
t2.start();
}
}
2.7.本章小结
本章的重点在于掌握
-
线程创建方式
-
线程重要 api，如 start，run，sleep，join，interrupt 等
-
线程状态
-
应用方面
-
异步调用：主线程执行期间，其它线程异步执行耗时 *** 作
-
提高效率：并行计算，缩短运算时间
-
同步等待：join
-
统筹规划：合理使用线程，得到最优效果
-
-
原理方面
-
线程运行流程：栈、栈帧、上下文切换、程序计数器
-
Thread 两种创建方式 的源码
-
-
模式方面
- 终止模式之两阶段终止
黑马程序员juc：学习地址
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