【并发编程】（学习笔记-Java线程）-part2-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/2401_84407867/article/details/137982880

本文详细解释了Java线程的启动、run方法的调用、join和sleep/yield方法的作用，讨论了线程优先级、中断机制以及守护线程的概念，同时还介绍了如何查看进程和线程状态的方法。文章强调了线程上下文切换的影响和如何避免线程死锁问题。

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while (true) {

log.debug(“running”);

}

}, “t1”).start();

new Thread(() -> {

while (true) {

log.debug(“running”);

}

}, “t2”).start();

}

得出的结果：

交替执行
谁先谁后，不由我们控制

3.查看进程线程的方法

windows

任务管理器可以直接查看进程和线程数，也可以用来杀死进程。
tasklist查看进程（通过cmd）。
taskkill杀死进程。

linux

ps -fe查看所有进程。
ps -fT -p <PID>查看某个进程（PID）的所有线程。
kill <PID>杀死进程。
top按大写H切换是否显示线程。
top -H -p <PID>查看某个进程（PID）的所有线程。

Java

jps命令查看所有Java进程。
jstack <PID>查看某个Java进程（PID）的所有线程状态。
jconsole来查看某个Java线程中线程的运行情况（图形界面）。

4.原理之线程运行

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呢？其实就是线程，每个线程启动后，虚拟机就会为其分配一块栈内存。

每个栈有多个栈帧（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。

线程上下文切换（Thread Context Switch）

因为一下一些原因导致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slepp,yield,wait,join,park,synchronized,lock等方法。

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。

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，操作数栈，返回地址等。
Context Switch 频繁发生影响性能。

5.常用方法

| 方法名 | static | 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 |

| 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 |

5-1 start与run

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，则线程启动后会调用 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

调用run

程序还是在main线程执行，还是同步执行的

@Slf4j

public class Test4 {

public static void main(String[] args) {

Thread t1 = new Thread(“t1”) {

@Override

public void run() {

log.debug(“running…”);

}

};

t1.run();

log.debug(“running”);

}

输出

12:17:47 DEBUG [main] (Test4.java:11) - running…

12:17:47 DEBUG [main] (Test4.java:15) - runnin

调用start

此时是两个线程，异步执行

@Slf4j

public class Test4 {

public static void main(String[] args) {

Thread t1 = new Thread(“t1”) {

@Override

public void run() {

log.debug(“running…”);

}

};

t1.start();

log.debug(“running”);

}

输出

12:14:15 DEBUG [main] (Test4.java:15) - running

12:14:15 DEBUG [t1] (Test4.java:11) - running…

小结

直接调用run方法是在主线程中执行了run，没有启动新的线程。
使用start是启动了新的线程，通过新的线程间接执行run中的代码。

5-2 sleep与yield

sleep

调用 sleep 会让当前线程从 Running 进入 Timed Waiting 状态，可通过state()方法查看
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。

//休眠一秒

TimeUnit.SECONDS.sleep(1);

//休眠一分钟

TimeUnit.MINUTES.sleep(1);

yield

调用 yield 会让当前线程从 Running 进入 Runnable 就绪状态（仍然有可能被执行），然后调度执行其它线程
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。

举个栗子：

@Slf4j

public class Test9 {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

Runnable task1 = () -> {

int count = 0;

for (; ; ) {

System.out.println("—>1 " + count++);

}

};

Runnable task2 = () -> {

int count = 0;

for (; ; ) {

Thread.yield();

System.out.println(" —>2 " + count++);

}

};

Thread t1 = new Thread(task1, “t1”);

Thread t2 = new Thread(task2, “t2”);

//t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);

//t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);

t1.start();

t2.start();

}

可以看出yield()起到了作用，t2进入Runnable状态，开启设置优先级后结果也类似，需要注意的是，最终的结果无论是哪种方式，都是由调度器决定最后时间片的分配

5-3 join方法详解

join

用于等待某个线程结束。哪个线程内调用join()方法，就等待哪个线程结束，然后再去执行其他线程。

为什么需要join？

@Slf4j

public class Test10 {

static int r = 0;

public static void main(String[] args) {

test1();

}

private static void test1() {

log.debug(“开始”);

Thread t1 = new Thread(() -> {

log.debug(“开始”);

try {

sleep(1000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

log.debug(“结果”);

r = 10;

});

t1.start();

//t1.join();

log.debug(“结果为:{}”, r);

log.debug(“结束”);

}

13:36:47 DEBUG [main] (Test10.java:18) - 开始

13:36:47 DEBUG [Thread-0] (Test10.java:20) - 开始

13:36:47 DEBUG [main] (Test10.java:30) - 结果为:0

13:36:47 DEBUG [main] (Test10.java:31) - 结束

13:36:48 DEBUG [Thread-0] (Test10.java:26) - 结束

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join，加在t1.start()之后即可。

应用之同步：

以调用的角度来讲，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。

5-4 interrupt方法详解

用于打断阻塞(sleep wait join…)的线程。处于阻塞状态的线程，CPU不会给其分配时间片。

如果一个线程在在运行中被打断，打断标记会被置为true。
如果是打断因sleep wait join方法而被阻塞的线程，会将打断标记置为false

打断sleep，wait，join的线程

这里以sleep为例：

@Slf4j

public class Test11 {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

Thread t1 = new Thread(() -> {

log.debug(“sleep…”);

try {

Thread.sleep(5000);//wait,join

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}, “t1”);

t1.start();

Thread.sleep(1000);

log.debug(“interrupt”);

t1.interrupt();

log.debug(“打断标记:{}”, 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

@Slf4j

public class Test12 {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

Thread t1 = new Thread(() -> {

while (true) {

boolean interrupted = Thread.currentThread().isInterrupted();

if (interrupted) {

log.debug(“退出循环！”);

break;

}

}, “t1”);

t1.start();

Thread.sleep(1000);

log.debug(“interrupt”);

t1.interrupt();

log.debug(“打断标记:{}”, t1.isInterrupted());//true

}

18:51:03 DEBUG [main] (Test12.java:20) - interrupt

18:51:03 DEBUG [t1] (Test12.java:13) - 推出循环！

18:51:03 DEBUG [main] (Test12.java:22) - 打断标记:true

模式之两阶段终止：

代码实现：

@Slf4j

public class Test23 {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

TwoPhaseTermination tpt = new TwoPhaseTermination();

tpt.start();

Thread.sleep(3500);

tpt.stop();

}

@Slf4j

class TwoPhaseTermination {

private Thread monitor;//设置监控线程

//启动监控线程

public void start() {

monitor = new Thread(() -> {

while (true) {

Thread current = Thread.currentThread();

if (current.isInterrupted()) {

log.debug(“料理后事”);

//终止线程执行

break;

}

try {

Thread.sleep(1000); //情况1，sleep打断，打断标记为false

log.debug(“执行监控记录”); //情况2，正常打断,打断标记为true

} catch (InterruptedException e) { //情况1

e.printStackTrace();

current.interrupt();//重新设置打断标记

}

}, “monitor”);

monitor.start();

}

//停止监控线程

public void stop() {

//打断线程

monitor.interrupt();

}

5-5 不推荐的打断方法

这些方法已过时，容易破坏同步代码块，造成线程死锁！

stop()：停止线程运行（可能造成共享资源无法被释放，其他线程无法使用这些共享资源）
suspend()：（暂停线程）
resume()：（恢复线程）方法

6.主线程和守护线程

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。

栗子：

@Slf4j

public class Test15 {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

Thread t1 = new Thread(() -> {

while (true) {

if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {

break;

}

log.debug(“结束”);

}, “t1”);

t1.setDaemon(true);//设置t1为守护线程，即使主线程执行完了，t1线程也会结束，不会死循环

t1.start();

Thread.sleep(1000);

log.debug(“结束”);

}

守护线程的应用

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

7.线程的状态

7-1 五种状态

这是从 操作系统 层面来描述的

初始状态：仅是在语言层面创建了线程对象，还未与操作系统线程关联（例如线程调用了start方法）
可运行状态：（就绪状态）指该线程已经被创建（与操作系统线程关联），可以由 CPU 调度执行
运行状态：指获取了 CPU 时间片运行中的状态
当 CPU 时间片用完，会从【运行状态】转换至【可运行状态】，会导致线程的上下文切换
阻塞状态：
如果调用了阻塞 API，如 BIO 读写文件，这时该线程实际不会用到 CPU，会导致线程上下文切换，进入【阻塞状态】
等 BIO 操作完毕，会由操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，对【阻塞状态】的线程来说只要它们一直不唤醒，调度器就一直不会考虑调度它们
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

7-2 六种状态

这是从 Java API 层面来描述的，根据 Thread.State 枚举，分为六种状态

NEW 线程刚被创建，但是还没有调用 start() 方法
RUNNABLE 当调用了 start() 方法之后，注意，Java API 层面的 RUNNABLE 状态涵盖了操作系统层面的【可运行状态】、【运行状态】和【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，如sleep就位TIMED_WAITING， join为WAITING状态。后面会在状态转换一节详述。
TERMINATED 当线程代码运行结束

这里附《并发编程的艺术》这本书的一张图：

在这里插入图片描述