并发编程之线程第一篇
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,每个线程启动后,虚拟机就会为其分配一块栈内存。
- 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
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
- 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、join、park、synchronized、lock等方法程序
当Context Switch发生时,需要由操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
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,里面的代码不一定立刻运行(CPU的时间片还没分给它)。每个线程对象的start方法只能调用一次,如果调用了多次会出现IllegalThreadStateException |
run() | 新线程启动后会调用的方法 | 如果在构造Thread对象时传递了Runnable参数,则线程启动后调用Runnable中的run 方法,否则默认不执行任何操作。但可以创建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唯一 |
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,较大的优先级能提高该线程被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() | 判定是否被打断 | 不会清除打断标记 |
isAlive() | 线程是否存活(还没有运行完毕) | |
interrupt() | 打断线程 | 如果被打断线程正在sleep,wait,join会导致被打断的线程抛出InterruptedException,并清除打断标记;如果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 | 判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的时间片给其他线程 | |
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 |
调用run
输出
程序仍在main线程运行,FileReader.read()方法调用还是同步的
sleep
- 调用sleep会让当前线程从Running进入Timed Waiting状态
- 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来获得更好地可读性
yield
1、 调用yield会让当前线程从Running进入Runnable状态,然后调度执行其它同优先级的线程。如果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
2、具体的实现依赖于操作系统的任务调度器
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,调度器可以忽略它
- 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
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
- 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操作,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
为什么需要join
下面的代码执行,打印r是什么?
分析
- 因为主线程和线程t1是并行执行的,t1线程需要1秒之后才能算出r=10
- 而主线程一开始就要打印r的结果,所以只能打印出r=0
解决方法 - 用sleep行不行?为什么?
- 用join,加在start之后即可
应用之同步 (案例1)
以调用方角度来讲,如果 - 需要等待结果返回,才能继续运行就是同步
- 不需要等待结果返回,就能继续运行就是异步
有时效的join
等够时间
输出
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
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。
1、 错误思路
- 使用线程对象的stop()停止线程
(1)stop方法会真正杀死线程,如果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,其它线程将永远无法获取锁。 - 使用System.exit(int)方法停止线程
(1)目的仅是停止一个线程,但这种做法会让整个程序都停止
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 {
// 情况1
Thread.sleep(1000);
log.info("执行监控记录");
} catch (Exception e) {
// 因为sleep出现异常后,会消除打断标记
// 需要重置打断标记
e.printStackTrace();
currentThread.interrupt();
}
}
});
monitor.start();
}
/**
* 停止监控线程
*/
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
如果打断标记已经是true,则park会失效,可以如下操作 :
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。
方法名 | static | 功能说明 |
---|---|---|
stop() | 停止线程运行 | |
suspend() | 挂起(暂停)线程运行 | |
resume() | 恢复线程运行 |
默认情况下,Java进程需要等待所有线程都运行结束,才会结束。有一种特殊的线程叫做守护线程,只要其它非守护线程运行结束了,即使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,所以Tomcat接收到shutdown命令后,不会等待它们处理完当前请求。