【Java面试】并发编程实战（线程控制操作详解）_java并发编程实战(1)

最新推荐文章于 2024-10-28 15:14:46 发布

原创最新推荐文章于 2024-10-28 15:14:46 发布 · 822 阅读

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本文探讨了在线学习中知识体系的重要性，强调了系统学习和深入研究对于IT技术提升的必要性。文章详细介绍了线程的并行与并发概念、进程与线程的关系，以及线程的运行状态、操作实践，包括线程的启动、暂停、等待与唤醒等。最后鼓励读者加入技术交流社区，共同学习成长。

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📝4.线程弹出与暂停

📝5.线程等待与唤醒

📝6.线程中断

一、线程的基本概念

1.并行和并发

并行：多个CPU核心同时工作，处理不同的任务。
并发：多个任务交替使用 CPU 核心工作，以提高 CPU 利用率。

2.进程和线程

**进程：**程序的一次执行。由操作系统创建并分配资源，执行一个单独的任务。
进程是系统进行资源分配和调度的独立单位，每个进程都有自己的内存空间和系统资源。进程内所有线程共享堆存储空间，保存程序中定义的对象和常量池。

Windows系统中，每个运行的 Java 程序都是一个独立的进程。

**线程：**进程内的执行单元，不分配单独的资源，执行一个单独的子任务。
线程是进程内调度和分派的基本单位，共享进程资源。每个线程有自己的独立的栈存储空间，保存线程执行的方法以及基本类型的数据。

运行的 Java 程序内含至少一个主线程 main ，用户可以在 Java 程序中自定义并调用多个线程。 JVM 垃圾回收线程也是一个独立的线程。

二、线程的运行状态

线程除创建状态 New 和结束状态 Terminate 外，主要有以下几种运行状态：
**①运行(Running) ：**CPU 正在执行线程。
**②就绪(Runnable) ：**线程一切就绪，等待 CPU 执行。

运行/就绪状态 统称为可运行状态 Runnable。 Java 程序中，线程在 运行/就绪状态 之间的切换由 JVM 自动调度，开发者无法获知。线程之间的调度采用分优先级多队列时间片轮转算法。进程在执行完 CPU 时间片切换到就绪状态之前会先保存自己的状态，下次进入运行状态时再重新加载。

**③阻塞(Blocked) ：**线程因缺少其他资源，比如请求资源被上锁而暂停执行。在获得资源后进入就绪状态。
**④等待(Waitting) ：**线程接受了等待指令，释放资源暂停执行。在超时/接受唤醒指令后进入就绪状态。

三、线程操作实践

Runnable 接口内唯一声明了 run 方法，由 Thread 类实现。开发者在 run 方法中定义运行时线程将要执行的功能，线程开启后由Java虚拟机自动调用并执行。如果开发者主动调用 run 方法，则只会当作普通方法执行。

1.线程两种定义方法

①继承 Thread 类，重写 run 方法。

public class MyThread extends Thread {
   @Override
   public void run() {
       System.out.println(Thread.currentThread().getName());
   }
}

②实现 Runnable 接口，实现 run 方法。推荐使用，避免了单继承的局限性。

public class MyThread implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

2.启动线程

Thread 类定义了 start 方法。调用 start 方法后，系统会开启一个新线程进入就绪状态：由 JVM 会自动对线程进行调度，在运行时调用并执行线程的 run 方法。一个线程只能启动一次。

①如果自定义线程类继承 Thread 类，直接启动。

public class Main {
   public static void main(String[] args) {
       MyThread t1 = new MyThread();
       MyThread t2 = new MyThread("ThreadName");
       t1.start();
       t2.start();
   }
}

②如果自定义线程类实现 Runnable 接口，则需要借助 Thread 类启动线程。

public class Main {
   public static void main(String[] args) {
       MyThread mythread = new MyThread();
       Thread t1 = new Thread(mythread);                   // 由系统指定默认线程名 Thread-X
       Thread t2 = new Thread(mythread, "ThreadName");     // 开发者自定义线程名 
       t1.start();
       t2.start();
   }
}

3.同时定义和启动线程

通过匿名内部类方式，我们可以实现同时定义和启动线程的简洁写法。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new Runnable(){
            public void run(){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            }
        }).start();
    }
}

class Test {
   public void method() {
       System.out.println(Thread.currentThread().getName());
   }
}

4.线程弹出与暂停

Thread 类定义了 yield 方法。当前线程执行到 Thread.yield() 方法，会停止运行进入就绪状态。但线程切换到就绪状态后，什么时候被 JVM 调度回运行状态开发者无法控制。

public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
       MyThread mythread = new MyThread();
       Thread t1 = new Thread(mythread);              
       Thread t2 = new Thread(mythread);    
       t1.start();
       t2.start();
    }

    static class MyThread implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            int count = 0;
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                Thread.yield();                    // 切换到就绪状态
                count++;
                System.out.println(count);
            }         
        }
    }
}

Thread 类定义了 sleep 方法。当前线程执行到 Thread.sleep(1000) 方法，会停止运行进入阻塞状态，但仍会保持对象锁，其他线程不可访问其资源。直到超时后进入就绪状态。调用 sleep 方法需要捕获或抛出 InterruptException 异常。

public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
       MyThread mythread = new MyThread();
       Thread t1 = new Thread(mythread);              
       Thread t2 = new Thread(mythread);    
       t1.start();
       t2.start();
    }

    static class MyThread implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            int count = 0;
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                try{
                    Thread.sleep(1000);             // 当前线程暂停 1s
                } catch(InterruptException e){
                    e.printStackTrace();
                }

                count++;
                System.out.println(count);
            }         
        }
    }

}

5.线程等待与唤醒

①线程等待

当前线程执行 obj.wait() 方法，线程会停止运行并释放对象锁 obj，其他线程可以访问其资源。同时线程进入 obj 对象的等待池，直到被 notify 方法唤醒进入就绪状态。调用 wait 方法需要捕获或抛出 InterruptException 异常。

wait 方法允许计时等待。当前线程执行 obj.wait(1000) 方法，计时结束后线程会被自动唤醒进入就绪状态。

②线程唤醒

当前线程执行 obj.notify() 方法，会随机从 obj 对象等待池中选择一个线程唤醒，使其进入就绪状态。但是 notify 方法不会释放当前进程的对象锁，如果该线程持有 obj 对象的锁，当前线程释放锁后被唤醒的其他线程才能被执行。如果想被唤醒线程先执行，notify 方法后添加 wait 方法释放锁。

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