Java并發(fā)編程進(jìn)階之線程控制篇
一、線程的基本概念
1.并行和并發(fā)
并行：多個(gè)CPU核心同時(shí)工作，處理不同的任務(wù)。
并發(fā)：多個(gè)任務(wù)交替使用 CPU 核心工作，以提高 CPU 利用率。
2.進(jìn)程和線程
進(jìn)程：程序的一次執(zhí)行。由操作系統(tǒng)創(chuàng)建并分配資源，執(zhí)行一個(gè)單獨(dú)的任務(wù)。
進(jìn)程是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的獨(dú)立單位，每個(gè)進(jìn)程都有自己的內(nèi)存空間和系統(tǒng)資源。進(jìn)程內(nèi)所有線程共享堆存儲(chǔ)空間，保存程序中定義的對(duì)象和常量池。
Windows系統(tǒng)中，每個(gè)運(yùn)行的 Java 程序都是一個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程。
線程：進(jìn)程內(nèi)的執(zhí)行單元，不分配單獨(dú)的資源，執(zhí)行一個(gè)單獨(dú)的子任務(wù)。
線程是進(jìn)程內(nèi)調(diào)度和分派的基本單位，共享進(jìn)程資源。每個(gè)線程有自己的獨(dú)立的棧存儲(chǔ)空間，保存線程執(zhí)行的方法以及基本類型的數(shù)據(jù)。
運(yùn)行的 Java 程序內(nèi)含至少一個(gè)主線程 main ，用戶可以在 Java 程序中自定義并調(diào)用多個(gè)線程。 JVM 垃圾回收線程也是一個(gè)獨(dú)立的線程。
二、線程的運(yùn)行狀態(tài)
線程除創(chuàng)建狀態(tài) New 和結(jié)束狀態(tài) Terminate 外，主要有以下幾種運(yùn)行狀態(tài)：
①運(yùn)行(Running) ：CPU 正在執(zhí)行線程。
②就緒(Runnable) ：線程一切就緒，等待 CPU 執(zhí)行。
運(yùn)行/就緒狀態(tài) 統(tǒng)稱為可運(yùn)行狀態(tài) Runnable。 Java 程序中，線程在 運(yùn)行/就緒狀態(tài) 之間的切換由 JVM 自動(dòng)調(diào)度，開發(fā)者無法獲知。線程之間的調(diào)度采用分優(yōu)先級(jí)多隊(duì)列時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法。進(jìn)程在執(zhí)行完 CPU 時(shí)間片切換到就緒狀態(tài)之前會(huì)先保存自己的狀態(tài)，下次進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)時(shí)再重新加載。
③阻塞(Blocked) ：線程因缺少其他資源，比如請(qǐng)求資源被上鎖而暫停執(zhí)行。在獲得資源后進(jìn)入就緒狀態(tài)。
④等待(Waitting) ：線程接受了等待指令，釋放資源暫停執(zhí)行。在超時(shí)/接受喚醒指令后進(jìn)入就緒狀態(tài)。
三、線程操作實(shí)踐
Runnable 接口內(nèi)唯一聲明了 run 方法，由 Thread 類實(shí)現(xiàn)。開發(fā)者在 run 方法中定義運(yùn)行時(shí)線程將要執(zhí)行的功能，線程開啟后由Java虛擬機(jī)自動(dòng)調(diào)用并執(zhí)行。如果開發(fā)者主動(dòng)調(diào)用 run 方法，則只會(huì)當(dāng)作普通方法執(zhí)行。
1.線程兩種定義方法
①繼承 Thread 類，重寫 run 方法。
public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}②實(shí)現(xiàn) Runnable 接口，實(shí)現(xiàn) run 方法。推薦使用，避免了單繼承的局限性。
public class MyThread implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}2.啟動(dòng)線程
Thread 類定義了 start 方法。調(diào)用 start 方法后，系統(tǒng)會(huì)開啟一個(gè)新線程進(jìn)入就緒狀態(tài)：由 JVM 會(huì)自動(dòng)對(duì)線程進(jìn)行調(diào)度，在運(yùn)行時(shí)調(diào)用并執(zhí)行線程的 run 方法。一個(gè)線程只能啟動(dòng)一次。
①如果自定義線程類繼承 Thread 類，直接啟動(dòng)。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
MyThread t1 = new MyThread();
MyThread t2 = new MyThread("ThreadName");
t1.start();
t2.start();
}
}②如果自定義線程類實(shí)現(xiàn) Runnable 接口，則需要借助 Thread 類啟動(dòng)線程。
public class Main {
public static void main(String[] args) {
MyThread mythread = new MyThread();
Thread t1 = new Thread(mythread); // 由系統(tǒng)指定默認(rèn)線程名 Thread-X
Thread t2 = new Thread(mythread, "ThreadName"); // 開發(fā)者自定義線程名
t1.start();
t2.start();
}
}3.同時(shí)定義和啟動(dòng)線程
通過匿名內(nèi)部類方式，我們可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)定義和啟動(dòng)線程的簡(jiǎn)潔寫法。
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.線程彈出與暫停
Thread 類定義了 yield 方法。當(dāng)前線程執(zhí)行到 Thread.yield() 方法，會(huì)停止運(yùn)行進(jìn)入就緒狀態(tài)。但線程切換到就緒狀態(tài)后，什么時(shí)候被 JVM 調(diào)度回運(yùn)行狀態(tài)開發(fā)者無法控制。
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(); // 切換到就緒狀態(tài)
count++;
System.out.println(count);
}
}
}
}Thread 類定義了 sleep 方法。當(dāng)前線程執(zhí)行到 Thread.sleep(1000) 方法，會(huì)停止運(yùn)行進(jìn)入阻塞狀態(tài)，但仍會(huì)保持對(duì)象鎖，其他線程不可訪問其資源。直到超時(shí)后進(jìn)入就緒狀態(tài)。調(diào)用 sleep 方法需要捕獲或拋出 InterruptException 異常。
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); // 當(dāng)前線程暫停 1s
} catch(InterruptException e){
e.printStackTrace();
}
count++;
System.out.println(count);
}
}
}
}5.線程等待與喚醒
①線程等待
當(dāng)前線程執(zhí)行 obj.wait() 方法，線程會(huì)停止運(yùn)行并釋放對(duì)象鎖 obj，其他線程可以訪問其資源。同時(shí)線程進(jìn)入 obj 對(duì)象的等待池，直到被 notify 方法喚醒進(jìn)入就緒狀態(tài)。調(diào)用 wait 方法需要捕獲或拋出 InterruptException 異常。
wait 方法允許計(jì)時(shí)等待。當(dāng)前線程執(zhí)行 obj.wait(1000) 方法，計(jì)時(shí)結(jié)束后線程會(huì)被自動(dòng)喚醒進(jìn)入就緒狀態(tài)。
②線程喚醒
當(dāng)前線程執(zhí)行 obj.notify() 方法，會(huì)隨機(jī)從 obj 對(duì)象等待池中選擇一個(gè)線程喚醒，使其進(jìn)入就緒狀態(tài)。但是 notify 方法不會(huì)釋放當(dāng)前進(jìn)程的對(duì)象鎖，如果該線程持有 obj 對(duì)象的鎖，當(dāng)前線程釋放鎖后被喚醒的其他線程才能被執(zhí)行。如果想被喚醒線程先執(zhí)行，notify 方法后添加 wait 方法釋放鎖。
當(dāng)前線程執(zhí)行 obj.notifyall() 方法，會(huì)將所有 obj 對(duì)象等待池中所有線程喚醒。
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
MyThread t = new MyThread("t");
synchronized(t) { // 對(duì) t 設(shè)置對(duì)象鎖
try {
t.start();
System.out.println("1");
t.wait(); // 當(dāng)前線程釋放 t 鎖，進(jìn)入 t 對(duì)象等待池
System.out.println("4");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
static class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
synchronized (this) { // 對(duì) t 設(shè)置對(duì)象鎖
Thread.sleep(1000);
System.out.println("2");
this.notify(); // 隨機(jī)喚醒一個(gè) t 對(duì)象等待池中的線程
System.out.println("3");
}
}
}
}6.線程中斷
調(diào)用 t.stop() 方法可以強(qiáng)制終止線程 t 運(yùn)行，但強(qiáng)制中斷線程可能會(huì)造成意想不到的問題，已不推薦使用。
目前主要采用設(shè)置線程中斷標(biāo)志的方式，向線程發(fā)送中止信號(hào)。由線程自行終止運(yùn)行：
- 執(zhí)行
t.interrupt()方法，將線程 t 中斷標(biāo)志設(shè)為 true 。 - 執(zhí)行
t.isInterrupted()方法，查看線程 t 中斷標(biāo)志。 - 執(zhí)行
t.interrupted()方法，查看線程 t 中斷標(biāo)志然后將其設(shè)為 false 。
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
MyThread mythread = new MyThread();
Thread t = new Thread(mythread);
t.start();
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {}
t.interrupt(); // 設(shè)置中斷標(biāo)志為 true
}
static class MyThread implements Runnable {
@Override
public void run() {
while (true) {
System.out.print("hello");
if(this.isInterrupted()){ // 查看中斷標(biāo)志，若為 true 結(jié)束循環(huán)
break;
}
}
}
}
}到此這篇關(guān)于Java并發(fā)編程進(jìn)階之線程控制篇的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java線程控制內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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