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本篇內(nèi)容介紹了“java高并發(fā)之線程的基本操作有哪些”的有關(guān)知識,在實(shí)際案例的操作過程中,不少人都會遇到這樣的困境,接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧!希望大家仔細(xì)閱讀,能夠?qū)W有所成!
新建線程很簡單。只需要使用new關(guān)鍵字創(chuàng)建一個線程對象,然后調(diào)用它的start()啟動線程即可。
Thread thread1 = new Thread1(); t1.start();
那么線程start()之后,會干什么呢?線程有個run()方法,start()會創(chuàng)建一個新的線程并讓這個線程執(zhí)行run()方法。
這里需要注意,下面代碼也能通過編譯,也能正常執(zhí)行。但是,卻不能新建一個線程,而是在當(dāng)前線程中調(diào)用run()方法,將run方法只是作為一個普通的方法調(diào)用。
Thread thread1 = new Thread1(); thread1.run();
所以,希望大家注意,調(diào)用start方法和直接調(diào)用run方法的區(qū)別。
start方法是啟動一個線程,run方法只會在當(dāng)前線程中串行的執(zhí)行run方法中的代碼。
默認(rèn)情況下, 線程的run方法什么都沒有,啟動一個線程之后馬上就結(jié)束了,所以如果你需要線程做點(diǎn)什么,需要把您的代碼寫到run方法中,所以必須重寫run方法。
Thread thread1 = new Thread() { @Override public void run() { System.out.println("hello,我是一個線程!"); } }; thread1.start();
上面是使用匿名內(nèi)部類實(shí)現(xiàn)的,重寫了Thread的run方法,并且打印了一條信息。我們可以通過繼承Thread類,然后重寫run方法,來自定義一個線程。但考慮java是單繼承的,從擴(kuò)展性上來說,我們實(shí)現(xiàn)一個接口來自定義一個線程更好一些,java中剛好提供了Runnable接口來自定義一個線程。
@FunctionalInterface public interface Runnable { public abstract void run(); }
Thread類有一個非常重要的構(gòu)造方法:
public Thread(Runnable target)
我們在看一下Thread的run方法:
public void run() { if (target != null) { target.run(); } }
當(dāng)我們啟動線程的start方法之后,線程會執(zhí)行run方法,run方法中會調(diào)用Thread構(gòu)造方法傳入的target的run方法。
實(shí)現(xiàn)Runnable接口是比較常見的做法,也是推薦的做法。
一般來說線程執(zhí)行完畢就會結(jié)束,無需手動關(guān)閉。但是如果我們想關(guān)閉一個正在運(yùn)行的線程,有什么方法呢?可以看一下Thread類中提供了一個stop()方法,調(diào)用這個方法,就可以立即將一個線程終止,非常方便。
package com.itsoku.chat01; import lombok.extern.slf4j.Slf4j; import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * <b>description</b>:<br> * <b>time</b>:2019/7/12 17:18 <br> * <b>author</b>:微信公眾號:路人甲Java,專注于java技術(shù)分享(帶你玩轉(zhuǎn) 爬蟲、分布式事務(wù)、異步消息服務(wù)、任務(wù)調(diào)度、分庫分表、大數(shù)據(jù)等),喜歡請關(guān)注! */ @Slf4j public class Demo01 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread thread1 = new Thread() { @Override public void run() { log.info("start"); boolean flag = true; while (flag) { ; } log.info("end"); } }; thread1.setName("thread1"); thread1.start(); //當(dāng)前線程休眠1秒 TimeUnit.SECONDS.sleep(1); //關(guān)閉線程thread1 thread1.stop(); //輸出線程thread1的狀態(tài) log.info("{}", thread1.getState()); //當(dāng)前線程休眠1秒 TimeUnit.SECONDS.sleep(1); //輸出線程thread1的狀態(tài) log.info("{}", thread1.getState()); } }
運(yùn)行代碼,輸出:
18:02:15.312 [thread1] INFO com.itsoku.chat01.Demo01 - start
18:02:16.311 [main] INFO com.itsoku.chat01.Demo01 - RUNNABLE
18:02:17.313 [main] INFO com.itsoku.chat01.Demo01 - TERMINATED
代碼中有個死循環(huán),調(diào)用stop方法之后,線程thread1的狀態(tài)變?yōu)門ERMINATED(結(jié)束狀態(tài)),線程停止了。
我們使用idea或者eclipse的時候,會發(fā)現(xiàn)這個方法是一個廢棄的方法,也就是說,在將來,jdk可能就會移除該方法。
stop方法為何會被廢棄而不推薦使用?stop方法過于暴力,強(qiáng)制把正在執(zhí)行的方法停止了。
大家是否遇到過這樣的場景:電力系統(tǒng)需要維修,此時咱們正在寫代碼,維修人員直接將電源關(guān)閉了,代碼還沒保存的,是不是很崩潰,這種方式就像直接調(diào)用線程的stop方法類似。線程正在運(yùn)行過程中,被強(qiáng)制結(jié)束了,可能會導(dǎo)致一些意想不到的后果。可以給大家發(fā)送一個通知,告訴大家保存一下手頭的工作,將電腦關(guān)閉。
在java中,線程中斷是一種重要的線程寫作機(jī)制,從表面上理解,中斷就是讓目標(biāo)線程停止執(zhí)行的意思,實(shí)際上并非完全如此。在上面中,我們已經(jīng)詳細(xì)討論了stop方法停止線程的壞處,jdk中提供了更好的中斷線程的方法。嚴(yán)格的說,線程中斷并不會使線程立即退出,而是給線程發(fā)送一個通知,告知目標(biāo)線程,有人希望你退出了!至于目標(biāo)線程接收到通知之后如何處理,則完全由目標(biāo)線程自己決定,這點(diǎn)很重要,如果中斷后,線程立即無條件退出,我們又會到stop方法的老問題。
Thread提供了3個與線程中斷有關(guān)的方法,這3個方法容易混淆,大家注意下:
public void interrupt() //中斷線程 public boolean isInterrupted() //判斷線程是否被中斷 public static boolean interrupted() //判斷線程是否被中斷,并清除當(dāng)前中斷狀態(tài)
interrupt()方法是一個實(shí)例方法,它通知目標(biāo)線程中斷,也就是設(shè)置中斷標(biāo)志位為true,中斷標(biāo)志位表示當(dāng)前線程已經(jīng)被中斷了。isInterrupted()方法也是一個實(shí)例方法,它判斷當(dāng)前線程是否被中斷(通過檢查中斷標(biāo)志位)。最后一個方法interrupted()是一個靜態(tài)方法,返回boolean類型,也是用來判斷當(dāng)前線程是否被中斷,但是同時會清除當(dāng)前線程的中斷標(biāo)志位的狀態(tài)。
while (true) { if (this.isInterrupted()) { System.out.println("我要退出了!"); break; } } } }; thread1.setName("thread1"); thread1.start(); TimeUnit.SECONDS.sleep(1); thread1.interrupt();
上面代碼中有個死循環(huán),interrupt()方法被調(diào)用之后,線程的中斷標(biāo)志將被置為true,循環(huán)體中通過檢查線程的中斷標(biāo)志是否為ture( this.isInterrupted())來判斷線程是否需要退出了。
再看一種中斷的方法:
static volatile boolean isStop = false; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread thread1 = new Thread() { @Override public void run() { while (true) { if (isStop) { System.out.println("我要退出了!"); break; } } } }; thread1.setName("thread1"); thread1.start(); TimeUnit.SECONDS.sleep(1); isStop = true; }
代碼中通過一個變量isStop來控制線程是否停止。
通過變量控制和線程自帶的interrupt方法來中斷線程有什么區(qū)別呢?
如果一個線程調(diào)用了sleep方法,一直處于休眠狀態(tài),通過變量控制,還可以中斷線程么?大家可以思考一下。
此時只能使用線程提供的interrupt方法來中斷線程了。
public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread thread1 = new Thread() { @Override public void run() { while (true) { //休眠100秒 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("我要退出了!"); break; } } }; thread1.setName("thread1"); thread1.start(); TimeUnit.SECONDS.sleep(1); thread1.interrupt(); }
調(diào)用interrupt()方法之后,線程的sleep方法將會拋出 InterruptedException異常。
Thread thread1 = new Thread() { @Override public void run() { while (true) { //休眠100秒 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } if (this.isInterrupted()) { System.out.println("我要退出了!"); break; } } } };
運(yùn)行上面的代碼,發(fā)現(xiàn)程序無法終止。為什么?
代碼需要改為:
Thread thread1 = new Thread() { @Override public void run() { while (true) { //休眠100秒 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { this.interrupt(); e.printStackTrace(); } if (this.isInterrupted()) { System.out.println("我要退出了!"); break; } } } };
上面代碼可以終止。
注意:sleep方法由于中斷而拋出異常之后,線程的中斷標(biāo)志會被清除(置為false),所以在異常中需要執(zhí)行this.interrupt()方法,將中斷標(biāo)志位置為true
為了支持多線程之間的協(xié)作,JDK提供了兩個非常重要的方法:等待wait()方法和通知notify()方法。這2個方法并不是在Thread類中的,而是在Object類中定義的。這意味著所有的對象都可以調(diào)用者兩個方法。
public final void wait() throws InterruptedException; public final native void notify();
當(dāng)在一個對象實(shí)例上調(diào)用wait()方法后,當(dāng)前線程就會在這個對象上等待。這是什么意思?比如在線程A中,調(diào)用了obj.wait()方法,那么線程A就會停止繼續(xù)執(zhí)行,轉(zhuǎn)為等待狀態(tài)。等待到什么時候結(jié)束呢?線程A會一直等到其他線程調(diào)用obj.notify()方法為止,這時,obj對象成為了多個線程之間的有效通信手段。
那么wait()方法和notify()方法是如何工作的呢?如圖2.5展示了兩者的工作過程。如果一個線程調(diào)用了object.wait()方法,那么它就會進(jìn)出object對象的等待隊(duì)列。這個隊(duì)列中,可能會有多個線程,因?yàn)橄到y(tǒng)可能運(yùn)行多個線程同時等待某一個對象。當(dāng)object.notify()方法被調(diào)用時,它就會從這個隊(duì)列中隨機(jī)選擇一個線程,并將其喚醒。這里希望大家注意一下,這個選擇是不公平的,并不是先等待線程就會優(yōu)先被選擇,這個選擇完全是隨機(jī)的。
除notify()方法外,Object獨(dú)享還有一個nofiyAll()方法,它和notify()方法的功能類似,不同的是,它會喚醒在這個等待隊(duì)列中所有等待的線程,而不是隨機(jī)選擇一個。
這里強(qiáng)調(diào)一點(diǎn),Object.wait()方法并不能隨便調(diào)用。它必須包含在對應(yīng)的synchronize語句匯總,無論是wait()方法或者notify()方法都需要首先獲取目標(biāo)獨(dú)享的一個監(jiān)視器。圖2.6顯示了wait()方法和nofiy()方法的工作流程細(xì)節(jié)。其中T1和T2表示兩個線程。T1在正確執(zhí)行wait()方法錢,必須獲得object對象的監(jiān)視器。而wait()方法在執(zhí)行后,會釋放這個監(jiān)視器。這樣做的目的是使其他等待在object對象上的線程不至于因?yàn)門1的休眠而全部無法正常執(zhí)行。
線程T2在notify()方法調(diào)用前,也必須獲得object對象的監(jiān)視器。所幸,此時T1已經(jīng)釋放了這個監(jiān)視器,因此,T2可以順利獲得object對象的監(jiān)視器。接著,T2執(zhí)行了notify()方法嘗試喚醒一個等待線程,這里假設(shè)喚醒了T1。T1在被喚醒后,要做的第一件事并不是執(zhí)行后續(xù)代碼,而是要嘗試重新獲得object對象的監(jiān)視器,而這個監(jiān)視器也正是T1在wait()方法執(zhí)行前所持有的那個。如果暫時無法獲得,則T1還必須等待這個監(jiān)視器。當(dāng)監(jiān)視器順利獲得后,T1才可以在真正意義上繼續(xù)執(zhí)行。
給大家上個例子:
package com.itsoku.chat01; /** * <b>description</b>:<br> * <b>time</b>:2019/7/12 17:18 <br> * <b>author</b>:微信公眾號:路人甲Java,專注于java技術(shù)分享(帶你玩轉(zhuǎn) 爬蟲、分布式事務(wù)、異步消息服務(wù)、任務(wù)調(diào)度、分庫分表、大數(shù)據(jù)等),喜歡請關(guān)注! */ public class Demo06 { static Object object = new Object(); public static class T1 extends Thread { @Override public void run() { synchronized (object) { System.out.println(System.currentTimeMillis() + ":T1 start!"); try { System.out.println(System.currentTimeMillis() + ":T1 wait for object"); object.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(System.currentTimeMillis() + ":T1 end!"); } } } public static class T2 extends Thread { @Override public void run() { synchronized (object) { System.out.println(System.currentTimeMillis() + ":T2 start,notify one thread! "); object.notify(); System.out.println(System.currentTimeMillis() + ":T2 end!"); try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new T1().start(); new T2().start(); } }
運(yùn)行結(jié)果:
1562934497212:T1 start! 1562934497212:T1 wait for object 1562934497212:T2 start,notify one thread! 1562934497212:T2 end! 1562934499213:T1 end!
注意下打印結(jié)果,T2調(diào)用notify方法之后,T1并不能立即繼續(xù)執(zhí)行,而是要等待T2釋放objec投遞鎖之后,T1重新成功獲取鎖后,才能繼續(xù)執(zhí)行。因此最后2行日志相差了2秒(因?yàn)門2調(diào)用notify方法后休眠了2秒)。
注意:Object.wait()方法和Thread.sleeep()方法都可以讓現(xiàn)場等待若干時間。除wait()方法可以被喚醒外,另外一個主要的區(qū)別就是wait()方法會釋放目標(biāo)對象的鎖,而Thread.sleep()方法不會釋放鎖。
再給大家講解一下wait(),notify(),notifyAll(),加深一下理解:
可以這么理解,obj對象上有2個隊(duì)列,如圖1,q1:等待隊(duì)列,q2:準(zhǔn)備獲取鎖的隊(duì)列;兩個隊(duì)列都為空。
obj.wait()過程:
synchronize(obj){ obj.wait(); }
假如有3個線程,t1、t2、t3同時執(zhí)行上面代碼,t1、t2、t3會進(jìn)入q2隊(duì)列,如圖2,進(jìn)入q2的隊(duì)列的這些線程才有資格去爭搶obj的鎖,假設(shè)t1爭搶到了,那么t2、t3機(jī)型在q2中等待著獲取鎖,t1進(jìn)入代碼塊執(zhí)行wait()方法,此時t1會進(jìn)入q1隊(duì)列,然后系統(tǒng)會通知q2隊(duì)列中的t2、t3去爭搶obj的鎖,搶到之后過程如t1的過程。最后t1、t2、t3都進(jìn)入了q1隊(duì)列,如圖3。
上面過程之后,又來了線程t4執(zhí)行了notify()方法,如下:**
synchronize(obj){ obj.notify(); }
t4會獲取到obj的鎖,然后執(zhí)行notify()方法,系統(tǒng)會從q1隊(duì)列中隨機(jī)取一個線程,將其加入到q2隊(duì)列,假如t2運(yùn)氣比較好,被隨機(jī)到了,然后t2進(jìn)入了q2隊(duì)列,如圖4,進(jìn)入q2的隊(duì)列的鎖才有資格爭搶obj的鎖,t4線程執(zhí)行完畢之后,會釋放obj的鎖,此時隊(duì)列q2中的t2會獲取到obj的鎖,然后繼續(xù)執(zhí)行,執(zhí)行完畢之后,q1中包含t1、t3,q2隊(duì)列為空,如圖5
接著又來了個t5隊(duì)列,執(zhí)行了notifyAll()方法,如下:
synchronize(obj){ obj.notifyAll(); }
2.調(diào)用obj.wait()方法,當(dāng)前線程會加入隊(duì)列queue1,然后會釋放obj對象的鎖
t5會獲取到obj的鎖,然后執(zhí)行notifyAll()方法,系統(tǒng)會將隊(duì)列q1中的線程都移到q2中,如圖6,t5線程執(zhí)行完畢之后,會釋放obj的鎖,此時隊(duì)列q2中的t1、t3會爭搶obj的鎖,爭搶到的繼續(xù)執(zhí)行,未增強(qiáng)到的帶鎖釋放之后,系統(tǒng)會通知q2中的線程繼續(xù)爭搶索,然后繼續(xù)執(zhí)行,最后兩個隊(duì)列中都為空了。
Thread類中還有2個方法,即線程掛起(suspend)和繼續(xù)執(zhí)行(resume),這2個操作是一對相反的操作,被掛起的線程,必須要等到resume()方法操作后,才能繼續(xù)執(zhí)行。系統(tǒng)中已經(jīng)標(biāo)注著2個方法過時了,不推薦使用。
系統(tǒng)不推薦使用suspend()方法去掛起線程是因?yàn)閟uspend()方法導(dǎo)致線程暫停的同時,并不會釋放任何鎖資源。此時,其他任何線程想要訪問被它占用的鎖時,都會被牽連,導(dǎo)致無法正常運(yùn)行(如圖2.7所示)。直到在對應(yīng)的線程上進(jìn)行了resume()方法操作,被掛起的線程才能繼續(xù),從而其他所有阻塞在相關(guān)鎖上的線程也可以繼續(xù)執(zhí)行。但是,如果resume()方法操作意外地在suspend()方法前就被執(zhí)行了,那么被掛起的線程可能很難有機(jī)會被繼續(xù)執(zhí)行了。并且,更嚴(yán)重的是:它所占用的鎖不會被釋放,因此可能會導(dǎo)致整個系統(tǒng)工作不正常。而且,對于被掛起的線程,從它線程的狀態(tài)上看,居然還是Runnable狀態(tài),這也會影響我們隊(duì)系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的判斷。
上個例子:
/** * <b>description</b>:<br> * <b>time</b>:2019/7/12 17:18 <br> * <b>author</b>:微信公眾號:路人甲Java,專注于java技術(shù)分享(帶你玩轉(zhuǎn) 爬蟲、分布式事務(wù)、異步消息服務(wù)、任務(wù)調(diào)度、分庫分表、大數(shù)據(jù)等),喜歡請關(guān)注! */ public class Demo07 { static Object object = new Object(); public static class T1 extends Thread { public T1(String name) { super(name); } @Override public void run() { synchronized (object) { System.out.println("in " + this.getName()); Thread.currentThread().suspend(); } } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { T1 t1 = new T1("t1"); t1.start(); Thread.sleep(100); T1 t2 = new T1("t2"); t2.start(); t1.resume(); t2.resume(); t1.join(); t2.join(); } }
運(yùn)行代碼輸出:
in t1
in t2
我們會發(fā)現(xiàn)程序不會結(jié)束,線程t2被掛起了,導(dǎo)致程序無法結(jié)束,使用jstack命令查看線程堆棧信息可以看到:
"t2" #13 prio=5 os_prio=0 tid=0x000000002796c000 nid=0xa3c runnable [0x000000002867f000] java.lang.Thread.State: RUNNABLE at java.lang.Thread.suspend0(Native Method) at java.lang.Thread.suspend(Thread.java:1029) at com.itsoku.chat01.Demo07$T1.run(Demo07.java:20) - locked <0x0000000717372fc0> (a java.lang.Object)
發(fā)現(xiàn)t2線程在suspend0處被掛起了,t2的狀態(tài)竟然還是RUNNABLE狀態(tài),線程明明被掛起了,狀態(tài)還是運(yùn)行中容易導(dǎo)致我們隊(duì)當(dāng)前系統(tǒng)進(jìn)行誤判,代碼中已經(jīng)調(diào)用resume()方法了,但是由于時間先后順序的緣故,resume并沒有生效,這導(dǎo)致了t2永遠(yuǎn)滴被掛起了,并且永遠(yuǎn)占用了object的鎖,這對于系統(tǒng)來說可能是致命的。
很多時候,一個線程的輸入可能非常依賴于另外一個或者多個線程的輸出,此時,這個線程就需要等待依賴的線程執(zhí)行完畢,才能繼續(xù)執(zhí)行。jdk提供了join()操作來實(shí)現(xiàn)這個功能。如下所示,顯示了2個join()方法:
public final void join() throws InterruptedException; public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException;
第1個方法表示無限等待,它會一直只是當(dāng)前線程。知道目標(biāo)線程執(zhí)行完畢。
第2個方法有個參數(shù),用于指定等待時間,如果超過了給定的時間目標(biāo)線程還在執(zhí)行,當(dāng)前線程也會停止等待,而繼續(xù)往下執(zhí)行。
比如:線程T1需要等待T2、T3完成之后才能繼續(xù)執(zhí)行,那么在T1線程中需要分別調(diào)用T2和T3的join()方法。
上個示例:
/** * <b>description</b>:<br> * <b>time</b>:2019/7/12 17:18 <br> * <b>author</b>:微信公眾號:路人甲Java,專注于java技術(shù)分享(帶你玩轉(zhuǎn) 爬蟲、分布式事務(wù)、異步消息服務(wù)、任務(wù)調(diào)度、分庫分表、大數(shù)據(jù)等),喜歡請關(guān)注! */ public class Demo08 { static int num = 0; public static class T1 extends Thread { public T1(String name) { super(name); } @Override public void run() { System.out.println(System.currentTimeMillis() + ",start " + this.getName()); for (int i = 0; i < 10; i++) { num++; try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println(System.currentTimeMillis() + ",end " + this.getName()); } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { T1 t1 = new T1("t1"); t1.start(); t1.join(); System.out.println(System.currentTimeMillis() + ",num = " + num); } }
執(zhí)行結(jié)果:
1562939889129,start t1 1562939891134,end t1 1562939891134,num = 10
num的結(jié)果為10,1、3行的時間戳相差2秒左右,說明主線程等待t1完成之后才繼續(xù)執(zhí)行的。
另外一個方法是Thread.yield(),他的定義如下:
public static native void yield();
yield是謙讓的意思,這是一個靜態(tài)方法,一旦執(zhí)行,它會讓當(dāng)前線程出讓CPU,但需要注意的是,出讓CPU并不是說不讓當(dāng)前線程執(zhí)行了,當(dāng)前線程在出讓CPU后,還會進(jìn)行CPU資源的爭奪,但是能否再搶到CPU的執(zhí)行權(quán)就不一定了。因此,對Thread.yield()方法的調(diào)用好像就是在說:我已經(jīng)完成了一些主要的工作,我可以休息一下了,可以讓CPU給其他線程一些工作機(jī)會了。
如果覺得一個線程不太重要,或者優(yōu)先級比較低,而又擔(dān)心此線程會過多的占用CPU資源,那么可以在適當(dāng)?shù)臅r候調(diào)用一下Thread.yield()方法,給與其他線程更多的機(jī)會。
“java高并發(fā)之線程的基本操作有哪些”的內(nèi)容就介紹到這里了,感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識可以關(guān)注億速云網(wǎng)站,小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實(shí)用文章!
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