JUC - Java线程
# 依赖准备
本知识体系的代码不使用 System.out.println()
输出到控制台,而是使用 log.info
进行输出,下面是 log 的依赖:
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.slf4j</groupId>
<artifactId>slf4j-api</artifactId>
<version>2.0.0-alpha7</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.slf4j</groupId>
<artifactId>slf4j-log4j12</artifactId>
<version>2.0.0-alpha7</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.projectlombok</groupId>
<artifactId>lombok</artifactId>
<version>1.18.24</version>
<scope>compile</scope>
</dependency>
</dependencies>
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然后在 resource 下创建 properties 文件,名字叫做 log4j.properties
,内容如下:
log4j.rootLogger=DEBUG,console
# 在控制台输出日志
log4j.appender.console=org.apache.log4j.ConsoleAppender
log4j.appender.console.Threshold=DEBUG
log4j.appender.console.layout=org.apache.log4j.PatternLayout
log4j.appender.console.layout.ConversionPattern=%d [%t] %c - %m%n
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最后介绍如何使用 log 输出到控制台,在类上使用 @Slf4j 注解,然后就可以了在该类里使用 log 功能吗,如:
@Slf4j(topic = "Test")
public class Test {
public static void main(String[] args) {
log.info("测试");
}
}
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输出:
2022-05-18 01:19:02,486 [main] Test - 测试
如果 @Slf4j 里不加值,即不加 topic = "xxx"
,则默认 topic 等于类的包路径,如
2022-05-18 01:20:10,922 [main] cn.youngkbt.test.Test - 测试
Test.java 的类路径是 cn.youngkbt.test.Test。
# 创建和运行线程
# 使用 Thread
直接使用 Thread 线程类创建线程。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 创建线程对象
Thread t = new Thread() {
public void run() {
// 要执行的任务
}
};
// 启动线程
t.start();
}
}
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例如:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 构造方法的参数是给线程指定名字,推荐
Thread t1 = new Thread("t1") {
@Override
// run 方法内实现了要执行的任务
public void run() {
log.debug("hello");
}
};
t1.start();
}
}
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输出:
19:19:00 [t1] c.ThreadStarter - hello
# 使用 Runnable
Runnable 是任务,Thread 是线程,把线程和任务(要执行的代码)分开。
- Thread 代表线程
- Runnable 可运行的任务(线程要执行的代码)
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 构造方法的参数是给线程指定名字,推荐
Thread t1 = new Thread("t1") {
@Override
// run 方法内实现了要执行的任务
public void run() {
log.debug("hello");
}
};
t1.start();
}
}
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例如:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 创建任务对象
Runnable task2 = new Runnable() {
@Override
public void run() {
log.debug("hello");
}
};
// 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字,推荐
Thread t2 = new Thread(task2, "t2");
t2.start();
}
}
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输出:
19:19:00 [t2] c.ThreadStarter - hello
Java 8 以后可以使用 lambda 精简代码
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 创建任务对象
Runnable task2 = () -> log.debug("hello");
// 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字,推荐
Thread t2 = new Thread(task2, "t2");
t2.start();
}
}
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# 原理之 Thread 与 Runnable 的关系
new Thread(new Runnable)
的部分源码:
// new Thread(new Runnable) 的方法如下:
public Thread(Runnable target) {
init(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
// 省略 ...
this.target = target;
}
@Override
public void run() {
if (target != null) {
target.run();
}
}
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可以看到传入的 Runnable 被存在 Thread 的 target 变量里,然后调用 run()
方法时,其实就是调用 Runnable 的 run()
方法。
- 建议 Runnable 实现多线程,这样可以让 Thread 线程类和 Runnable 任务类分开,实现组合调用
- 用 Runnable 更容易与线程池等高级 API 配合
- 用 Runnable 让任务类脱离了 Thread 继承体系,更灵活
# 使用 FutureTask
FutureTask 配合 Thread 使用,和 Runnable 类似,只不过 FutureTask 能有返回值。
FutureTask 能够接收 Callable 类型的参数,用来处理有返回结果的情况。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 创建任务对象
FutureTask<Integer> task3 = new FutureTask<>(() -> {
log.debug("hello");
return 100;
});
// 参数 1 是任务对象; 参数 2 是线程名字,推荐
new Thread(task3, "t3").start();
// 主线程阻塞,同步等待 task 执行完毕的结果
Integer result = task3.get();
System.out.println("结果是:" + result); // 结果是:100
}
}
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# 查看进程线程的方法
# Windows
- 任务管理器可以查看进程和线程数,也可以用来杀死进程
tasklist
查看进程taskkill
杀死进程
# linux
ps -fe
查看所有进程ps -fT -p
查看某个进程(PID)的所有线程kill
杀死进程top
按大写 H 切换是否显示线程top -H -p
查看某个进程(PID)的所有线程
# Java
jps
命令查看所有 Java 进程- jstack 查看某个 Java 进程(PID)的所有线程状态
- jconsole 来查看某个 Java 进程中线程的运行情况(图形界面)
jconsole 远程监控配置
需要以如下方式运行你的 Java 类:
java -Djava.rmi.server.hostname=`ip地址` -Dcom.sun.management.jmxremote -
Dcom.sun.management.jmxremote.port=`连接端口` -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=是否安全连接 -
Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=是否认证 java类
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如果要 jconsole 认证访问,还需要做如下步骤
- 复制 jmxremote.password 文件
- 修改 jmxremote.password 和 jmxremote.access 文件的权限为 600 即文件所有者可读写
- 连接时填入 controlRole(用户名),R&D(密码)
# 原理之线程运行
# 栈与栈帧
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的呢?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。
- 一个线程对应一个栈,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
代码:
public class TestFrames {
public static void main(String[] args) {
method1(10);
}
private static void method1(int x) {
int y = x + 1;
Object m = method2();
System.out.println(m);
}
private static Object method2() {
Object n = new Object();
return n;
}
}
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效果图:
栈的相关内容具体看 JVM - 虚拟机栈。
# 线程上下文切换
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
、wait
、join
、park
、synchronized
、lock
等方法
当线程上下文切换发生时,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,线程上下文切换频繁发生会影响性能。
# 线程常见方法
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 | |
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 | |
join() | 等待该线程运行结束 | ||
join(long n) | 等待该线程运行结束,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 | |
isAlive() | 线程是否存活(还没有运行完毕) | ||
interrupt() | 打断该线程 | 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 | |
isInterrupted() | 判断是否被打断 | 不会清除 打断标记 | |
interrupted() | static | 判断当前线程是否被打断 | 会清除 打断标记 |
currentThread() | 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 的时间片给其它线程 | |
yield() | 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 |
# start 与 run
# 调用 run
代码:
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread("t1") {
@Override
public void run() {
log.debug(Thread.currentThread().getName());
FileReader.read(Constants.MP4_FULL_PATH);
}
};
t1.run();
log.debug("do other things ...");
}
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输出:
19:39:14 [main] c.TestStart - main
19:39:14 [main] c.FileReader - read [1.mp4] start ...
19:39:18 [main] c.FileReader - read [1.mp4] end ... cost: 4227 ms
19:39:18 [main] c.TestStart - do other things ...
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程序仍在 main 线程运行,FileReader.read()
方法调用还是 同步 的。
# 调用 start
将上述代码的 t1.run()
改为 t1.start()
:
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread("t1") {
@Override
public void run() {
log.debug(Thread.currentThread().getName());
FileReader.read(Constants.MP4_FULL_PATH);
}
};
t1.start();
log.debug("do other things ...");
}
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输出:
19:41:30 [main] c.TestStart - do other things ...
19:41:30 [t1] c.TestStart - t1
19:41:30 [t1] c.FileReader - read [1.mp4] start ...
19:41:35 [t1] c.FileReader - read [1.mp4] end ... cost: 4542 ms
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程序在 t1 线程运行,FileReader.read()
方法调用是 异步 的。
# 小结
直接调用 run 是在主线程中执行了 run,没有启动新的线程。
使用 start 是启动新的线程,通过新的线程间接执行 run 中的代码。
# sleep 与 yield
# sleep
特点:
- 调用 sleep 会让当前线程从 Running 进入 Timed Waiting 状态(阻塞)
- 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
前两个代码示例:
调用 sleep 会让当前线程从 Running 进入 Timed Waiting 状态(阻塞)。
public class Test6 {
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread("t1") {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
};
t1.start();
log.debug("t1 state: {}", t1.getState());
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
log.debug("t1 state: {}", t1.getState());
}
}
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输出:
13:26:12.975 [main] c.Test6 - t1 state: RUNNABLE
13:26:13.479 [main] c.Test6 - t1 state: TIMED_WAITING
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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。
public class Test7 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread("t1") {
@Override
public void run() {
log.debug("enter sleep...");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
log.debug("wake up...");
e.printStackTrace();
}
}
};
t1.start();
Thread.sleep(1000);
log.debug("interrupt...");
t1.interrupt();
}
}
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输出:
13:37:00.333 [t1] c.Test7 - enter sleep. . .
13:37:01.331 [main] c.Test7 - interrupt. . .
13:37:01.331 [t1] c.Test7 - wake up...
java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
at cn.itcast.test.Test7$1.run(Test7.java: 14)
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建议用 TimeUnit 的 sleep 代替 Thread 的 sleep 来获得更好的可读性。
代码:
public class Test8 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 睡眠 1 秒
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
// 睡眠 1 分钟
TimeUnit.MINUTES.sleep(1);
// 睡眠 1 小时
TimeUnit.HOURS.sleep(1);
// 睡眠 1 天
TimeUnit.DAYS.sleep(1);
}
}
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# yield
- 调用 yield 会让当前线程从 Running 进入 Runnable 就绪状态,然后调度执行其它线程
- Runnable 就绪状态代表可以立即进入 Running 运行状态,所以有可能线程 yield 后,该线程依然处于 Running 状态,因为立即从 Runnable 进入 Running 状态
- 具体的实现依赖于操作系统的任务调度器
public class Test9 {
public static void main(String[] args) {
Runnable task1 = () -> {
int count = 0;
for (;;) {
System.out.println("---->1 " + count++);
}
};
Runnable task2 = () -> {
int count = 0;
for (;;) {
// yield 让出线程,所以大部分都是 task1 运行
Thread.yield();
System.out.println(" ---->2 " + count++);
}
};
Thread t1 = new Thread(task1, "t1");
Thread t2 = new Thread(task2, "t2");
t1.start();
t2.start();
}
}
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14 行代码 t2 使用了 yield 方法,所以让出线程给 t1,即 15 行的 count++
可能不会执行。
# 区别
- sleep 方法给其他线程运行机会时不考虑线程的优先级,因此会给低线程优先级运行的机会,而 yield 方法只会给相同优先级或者更高优先级线程运行的机
- 线程执行 sleep 方法后转入 Timed Waiting 阻塞状态,所以执行 sleep 方法的线程在 指定的时间内不会被执行,而 yield 方法只是使当前线程重新回到 Runnable 就绪状态,所以执行 yield 方法的线程 可能在进入可执行状态后马上又被执行
- sleep 方法被打断会抛出 InterruptedException,而 yield 方法没有声明任何异常
- sleep 方法比 yield 方法(跟操作系统相关)有更好的可移植性
# 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 空闲时,优先级几乎没作用
public class Test9 {
public static void main(String[] args) {
Runnable task1 = () -> {
int count = 0;
for (;;) {
System.out.println("---->1 " + count++);
}
};
Runnable task2 = () -> {
int count = 0;
for (;;) {
System.out.println(" ---->2 " + count++);
}
};
Thread t1 = new Thread(task1, "t1");
Thread t2 = new Thread(task2, "t2");
// MIN_PRIORITY 优先级最低
t1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
// MAX_PRIORITY 优先级最高
t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
t1.start();
t2.start();
}
}
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21 行 t2 设置优先级是最高的,而 19 行 t1 优先级最低,所以 t2 的 count++
执行次数远大于 t1 的 count++
。
# 限制 CPU 之 sleep 实现
下面代码导致 CPU 占用 100%。
while(true) {
// ...
}
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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。
while(true) {
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
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不需要睡眠太久,睡一下,就会导致 while(true)
的线程释放,给别的线程使用,这样既能保证代码一直运行,又不会导致 CPU 逐渐到 100%。
- 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
# join 方法
join 方法作用:等待该线程运行结束,即 t1.join()
代表等 t1 线程结束后再往下走。
# 为什么需要 join
下面的代码执行,打印 r 是什么?
public class Test {
static int r = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
test1();
}
private static void test1() throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(() -> {
sleep(1);
r = 10;
});
t1.start();
log.debug("结果为:{}", r);
}
}
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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
那么如何让 r = 10 呢?
- 用 sleep 行不行?可以,但是无法知道 t1 睡眠多少秒(虽然这里可以看出)
- 用 join,加在
t1.start()
之后即可
public class Test {
static int r = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
test1();
}
private static void test1() throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(() -> {
sleep(1);
r = 10;
});
t1.start();
// 等待 t1 结束后再往下走
t1.join();
log.debug("结果为:{}", r);
}
}
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这里的 join 实际体现了 同步机制,即等待一个线程结束后,再执行下一个线程。
# join应用
下面代码 cost 大约多少秒?
public class Test {
static int r1 = 0;
static int r2 = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
test2();
}
private static void test2() throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(() -> {
sleep(1);
r1 = 10;
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
sleep(2);
r2 = 20;
});
long start = System.currentTimeMillis();
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
long end = System.currentTimeMillis();
log.debug("r1: {} r2: {} cost: {}", r1, r2, end - start);
}
}
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cost 为 2 秒。
分析如下:
- 第一个 join:等待 t1 时,t2 并没有停止,而在运行
- 第二个 join:1s 后,执行到此, t2 也运行了 1s,因此也只需再等待 1s
总结而言就是 t1 和 t2 一起启动,t1 过了 1 秒,t2 也过了 1 秒,所以 t2 再过 1 秒就结束。
# 有时效的 join
public class Test {
static int r1 = 0;
static int r2 = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
test3();
}
public static void test3() throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(() -> {
sleep(2);
r1 = 10;
});
long start = System.currentTimeMillis();
t1.start();
// 线程执行结束会导致 join 结束
t1.join(1500);
long end = System.currentTimeMillis();
log.debug("r1: {} r2: {} cost: {}", r1, r2, end - start);
}
}
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join(1500) 只会等待 1.5 秒,而 slepp 睡眠了 2 秒,所以花费的时间是 1.5 秒。
# interrupt 方法
interrupt 方法:修改线程的打断标记。
打断标记:记录线程是否被打断。当一个线程没有执行 interrupt 方法,即没有被打断时,打断标记为 false,当线程被打断时,打断标记为 true。
# 打断正常运行的线程
interrupt 方法:打断线程,并不是直接打断线程,而是修改线程的打断标记,然后我们再根据打断标记(true 或 false)决定要不要真正打断。
打断正常运行的线程, 不会清空打断状态。
private static void test2() throws InterruptedException {
Thread t2 = new Thread(()->{
while(true) {
Thread current = Thread.currentThread();
boolean interrupted = current.isInterrupted();
// 如果 t2 执行了 interrupt 方法,则为 true,然后在 if 里真正打断线程
if(interrupted) {
log.debug(" 打断状态: {}", interrupted);
break;
}
}
}, "t2");
t2.start();
sleep(0.5);
t2.interrupt();
}
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输出:
20:57:37.964 [t2] c.TestInterrupt - 打断状态: true
# 阻塞线程打断
注意:sleep,wait,join 都会让线程进入阻塞状态,此时打断他们的线程,则清空打断标记(打断标记为 false)。
private static void test1() throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(()->{
sleep(1);
}, "t1");
t1.start();
sleep(0.5);
t1.interrupt();
log.debug(" 打断状态: {}", t1.isInterrupted());
}
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输出:
java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:340)
at java.util.concurrent.TimeUnit.sleep(TimeUnit.java:386)
at cn.itcast.n2.util.Sleeper.sleep(Sleeper.java:8)
at cn.itcast.n4.TestInterrupt.lambda$test1$3(TestInterrupt.java:59)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
21:18:10.374 [main] c.TestInterrupt - 打断状态: false
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# 两阶段终止模式
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。
interrupt 方法只是给线程的打断标记改为 true,具体的后面操作,则手动处理,料理后事,这样有更好的拓展性。
错误思路
使用线程对象的
stop()
方法停止线程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。
这也就是 stop 被淘汰,建议使用 interrupt 方法的原因。
使用
System.exit(int)
方法停止线程目的仅是停止一个线程,但这种做法会让整个程序都停止。
public class Test13 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
TwoPhaseTermination tpt = new TwoPhaseTermination();
tpt.start();
Thread.sleep(3500);
log.debug("停止监控");
tpt.stop();
}
}
class TwoPhaseTermination {
// 监控线程
private Thread monitorThread;
// 启动监控线程
public void start() {
monitorThread = new Thread(() -> {
while (true) {
Thread current = Thread.currentThread();
// 是否被打断
if (current.isInterrupted) {
log.debug("料理后事");
break;
}
try {
Thread.sleep(1000);
log.debug("执行监控记录");
} catch (InterruptedException e) {
// 因为 sleep 出现异常后,会清除打断标记
// 需要重置打断标记
current.interrupt();
}
}
}, "monitor");
monitorThread.start();
}
// 停止监控线程
public void stop() {
stop = true;
monitorThread.interrupt();
}
}
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主要核心是在 while(true)
里判断打断标记是否为 true,而打断标记为 true 的原因是:
- 正常运行期间调用了 stop 方法,直接把打断标记改为 true
- slepp 睡眠期间调用了 stop 方法,抛出异常,在异常里把打断标记改为 true
# park 线程打断
如果打断状态为 false,park 方法会阻塞线程,不会继续往下执行,如果打断状态为 true,则立马执行,哪怕下面还有 park 方法,也不会阻塞,总而言之,park 阻塞线程的条件是打断状态为 false。
打断 park 线程,不会清空打断状态
private static void test3() throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(() -> {
log.debug("park...");
LockSupport.park();
log.debug("unpark...");
log.debug("打断状态:{}", Thread.currentThread().isInterrupted());
LockSupport.park();
log.debug("unpark...");
}, "t1");
t1.start();
sleep(0.5);
t1.interrupt();
}
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输出:
21:11:52.795 [t1] c.TestInterrupt - park...
21:11:53.295 [t1] c.TestInterrupt - unpark...
21:11:53.295 [t1] c.TestInterrupt - 打断状态:true
21:11:53.295 [t1] c.TestInterrupt - unpark...
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如果打断标记已经是 true,则 park 会失效,可以使用 Thread.interrupted()
清除打断状态(false)。
private static void test4() {
Thread t1 = new Thread(() -> {
log.debug("park...");
LockSupport.park();
log.debug("unpark...");
log.debug("打断状态:{}", Thread.currentThread().interrupted());
LockSupport.park();
log.debug("unpark...");
});
t1.start();
sleep(1);
t1.interrupt();
}
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输出:
21:11:52.795 [t1] c.TestInterrupt - park...
21:11:53.295 [t1] c.TestInterrupt - unpark...
21:11:53.295 [t1] c.TestInterrupt - 打断状态:true
// 一直运行,卡在第 7 行
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# 不推荐的方法
有一些不推荐使用的方法,这些方法已过时,特点:容易破坏同步代码块,造成线程死锁。
方法名 | 功能说明 |
---|---|
stop() | 停止线程运行,不释放锁 |
suspend() | 挂起(暂停)线程运行,不释放锁 |
resume() | 恢复线程运行,不释放锁 |
其实很容易理解为什么被废弃,因为都是针对 不释放锁 而言,线程停止或者暂停,如果不释放锁,就会引起很多问题,如死锁等。
# 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。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
log.debug("开始运行...");
Thread t1 = new Thread(() -> {
log.debug("开始运行...");
sleep(2);
log.debug("运行结束...");
}, "daemon");
// 设置该线程为守护线程
t1.setDaemon(true);
t1.start();
sleep(1);
log.debug("运行结束...");
}
}
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输出:
08:26:38.123 [main] c.TestDaemon - 开始运行...
08:26:38.213 [daemon] c.TestDaemon - 开始运行...
08:26:39.215 [main] c.TestDaemon - 运行结束...
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上面代码 t1 设置为守护线程,当 main 线程(非守护线程)运行结束了,不管 t1 线程是否运行结束,都会终止 t1 线程。
# 常见守护线程
- 垃圾回收器线程就是一种守护线程
- Tomcat 中的 Acceptor(接受请求)和 Poller(分发请求)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
# 五种状态
五种状态是从 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
- 「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
可运行状态和运行状态的切换就是 线程上下文切换。
# 六种状态
六种状态是从 Java API 层面来描述的。
- 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,都是因为调用了 Java API 导致 暂时 放弃线程的阻塞,后面会在状态转换一节详述
- TERMINATED 当线程代码运行结束
代码:
public class TestState {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Thread t1 = new Thread("t1") {
@Override
public void run() {
log.debug("running...");
}
};
Thread t2 = new Thread("t2") {
@Override
public void run() {
while(true) { // runnable
}
}
};
t2.start();
Thread t3 = new Thread("t3") {
@Override
public void run() {
log.debug("running...");
}
};
t3.start();
Thread t4 = new Thread("t4") {
@Override
public void run() {
synchronized (TestState.class) {
try {
Thread.sleep(1000000); // timed_waiting
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
};
t4.start();
Thread t5 = new Thread("t5") {
@Override
public void run() {
try {
t2.join(); // waiting
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
};
t5.start();
Thread t6 = new Thread("t6") {
@Override
public void run() {
synchronized (TestState.class) { // blocked,TestState 锁已经被 t4 拿到,此时阻塞等待
try {
Thread.sleep(1000000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
};
t6.start();
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
log.debug("t1 state {}", t1.getState());
log.debug("t2 state {}", t2.getState());
log.debug("t3 state {}", t3.getState());
log.debug("t4 state {}", t4.getState());
log.debug("t5 state {}", t5.getState());
log.debug("t6 state {}", t6.getState());
System.in.read();
}
}
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输出:
21:09:07.547 c.Teststate [t3] - running...
21:09:08.646 c.Teststate [main] - t1 state NEW
21:09:08.048 c.Teststate [main] - t2 state RUNNABLE
21:09:08.048 c.Teststate [main] - t3 state TERMINATED
21:09:08.048 c.Teststate [main] - t4 state TIMED_WAITING
21:09:08.048 c.TestState [main] - t5 state WAITING
21:09:08.048 c.Teststate [main] - t6 state BLOCKED
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TestState 锁已经被 t4 拿到,所以 t6 被阻塞,等待 t4 释放锁。