java基础之并发编程之线程第一篇

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java入门之并发编程之线程第一篇

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

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
在这里插入图片描述
输出

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

调用sleep会让当前线程从Running进入Timed Waiting状态
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

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
在这里插入图片描述

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？
在这里插入图片描述
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

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

有时效的join
等够时间

输出

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
在这里插入图片描述
输出

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

输出

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

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();
    }

}