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并发编程之线程第一篇

时间:2020-02-07 20:28:00 来源:互联网 作者: 神秘的大神 字体:

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

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
  • 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
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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

3.6 start与run

调用run
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输出
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程序仍在main线程运行,FileReader.read()方法调用还是同步的

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. 其它线程可以使用 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立刻得到执行
  4. 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
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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,这时可以使用yield或sleep来让出cpu的使用权给其他程序
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  • 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

3.8 join方法详解

为什么需要join
下面的代码执行,打印r是什么?
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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
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    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
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    有时效的join
    等够时间
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    输出
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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
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输出
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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
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输出
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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。
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
    在这里插入图片描述
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();
    }

}

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打断park线程
打断park线程,不会清空打断状态
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输出
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如果打断标记已经是true,则park会失效,可以如下操作 :
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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

3.11 主线程与守护线程

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。
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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。