操作系统可以在同一时刻运行多个程序。例如一边播放音乐,一边下载文件和浏览网页。操作系统将cpu的时间片分配给每一个进程,给人一种并行处理的感觉。
一个多线程程序可以同时执行多个任务。通常,每一个任务称为一个线程(thread),它是线程控制的简称。可以同时运行一个以上线程的程序成为多线程程序(multithreaded)。
多进程和多线程有哪些区别呢?
本质区别在于进程每个进程有自己的一整套变量,而线程则共享数据。 线程比进程更轻量级,创建、销毁一个线程比启动新进程的开销要小。
实际应用中,多线程非常有用。例如应用一边处理用户的输入指令,一遍联网获取数据。
Thread
Thread类属于java.lang
包。
要创建一个线程很简单,新建一个Thread对象,并传入一个Runnable,实现run()
方法。 调用start()
方法启动线程。
Java
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("rustfisher said: hello");
}
});
t1.start();
Java lambda
Thread t1 = new Thread(() -> System.out.println("rustfisher said: hello"));
t1.start();
不要直接调用run()方法
直接调用run()
方法不会启动新的线程,而是直接在当前线程执行任务。
我们来看一个使用了Thread.sleep()
方法的例子。
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (String a : "rustfisher said: hello".split("")) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.print(a);
}
});
t1.start();
sleep(int)
方法会让线程睡眠一个指定的时间(单位毫秒)。并且需要 try-catch 捕获InterruptedException
异常。
中断线程
当run()
方法执行完最后一条语句后,或者return
,或者出现了未捕获的异常,线程将会终止。
使用Thread的interrupt
方法也可以终止线程。调用interrupt
方法时,会修改线程的中断状态为true
。 用isInterrupted()
可以查看线程的中断状态。
但如果线程被阻塞了,就没法检测中断状态。当在一个被阻塞的线程(sleep或者wait)上调用interrupt
方法,阻塞调用将会被InterruptedException
中断。
被中断的线程可以决定如何响应中断。可以简单地将中断作为一个终止请求。比如我们主动捕获InterruptedException
。
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (String a : "rustfisher said: hello".split("")) {
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("被中断 退出线程");
return;
}
System.out.print(a);
}
});
t2.start();
new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
t2.interrupt();
}).start();
上面这个小例子展示了用interrupt()
来中断线程t2
。而线程t2
的run()
方法中捕获InterruptedException
后,可以进行自己的处理。
线程的状态
线程有 6 种状态,用枚举类 State 来表示:
- NEW(新创建)
- RUNNABLE(可运行)
- BLOCKED(被阻塞)
- WAITING(等待)
- TIMED_WAITING(计时等待)
- TERMINATED(被终止)
用 getState()
方法可以获取到线程的状态。
新创建线程
new一个线程的时候,线程还没开始运行,此时是NEW(新创建)状态。在线程可以运行前,还有一些工作要做。
可运行线程
一旦调用start()
方法,线程处于RUNNABLE(可运行)状态。调用start()
后并不保证线程会立刻运行,而是要看操作系统的安排。
一个线程开始运行后,它不一定时刻处于运行状态。操作系统可以让其他线程获得运行机会。一个可运行的线程可能正在运行也可能没在运行。
被阻塞和等待
线程处于被阻塞和等待状态时,它暂时不活动。不运行代码,且只消耗最少的资源。直到线程调度器重新激活它。
- 一个线程试图获取一个内部的对象锁,而该锁被其他线程持有,则这个线程进入阻塞状态。当这个锁被释放,并且线程调度器允许这个线程持有它,该线程变成非阻塞状态。
- 当线程等待另一个线程通知调度器,它自己进入等待状态。例如调用
Object.wait()
或者Thread.join()
方法。 - 带有超时参数的方法可让线程进入超时等待状态。例如
Thread.sleep()
,Object.wait(long)
,Thread.join(long)
,Lock.tryLock(long time, TimeUnit unit)
被终止
终止的原因:
- run方法正常退出
- 出现了没有捕获的异常而终止了run方法
线程属性
线程优先级,守护线程,线程组以及处理未捕获异常的处理器。
线程优先级
Java中每个线程都有一个优先级。默认情况下,线程继承它的父线程的优先级。 可用setPriority(int)
方法设置优先级。优先级最大为MAX_PRIORITY = 10
,最小为MIN_PRIORITY = 1
,普通的是NORM_PRIORITY = 5
。 线程调度器有机会选新线程是,会优先选高优先级的线程。
守护线程
调用setDaemon(true)
可以切换为守护线程(daemon thread)。守护线程的用途是为其他线程提供服务。例如计时线程。 当只剩下守护线程时,虚拟机就退出了。
守护线程不应该去访问固有资源,如文件和数据库。
未捕获异常处理器
run()
方法里抛出一个未捕获异常,在线程死亡前,异常被传递到一个用于未捕获异常的处理器。 要使用这个处理器,需要实现接口Thread.UncaughtExceptionHandler
,并且用setUncaughtExceptionHandler(Thread.UncaughtExceptionHandler)
方法把它交给线程。
Thread t3 = new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(5);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
return;
}
int x = 0, y = 3;
int z = y / x; // 故意弄一个异常
});
t3.setUncaughtExceptionHandler(new Thread.UncaughtExceptionHandler() {
@Override
public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
System.out.println(t + "有未捕获异常");
e.printStackTrace();
}
});
t3.start();
运行后,run()
方法里抛出ArithmeticException
异常
Thread[Thread-0,5,main]有未捕获异常
java.lang.ArithmeticException: / by zero
at Main.lambda$main$0(Main.java:15)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
也可以用静态方法Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(Thread.UncaughtExceptionHandler)
给所有的线程安装一个默认处理器。可以在这个默认处理器里做一些工作,例如记录日志。
ThreadGroup 代表着一组线程。也可以包含另外的线程组。
ThreadGroup 类实现了 UncaughtExceptionHandler 接口。它的uncaughtException(Thread t, Throwable e)
方法会有如下操作
- 如果该线程组有父线程组,则父线程组的
uncaughtException
被调用。 - 否则,如果
Thread.getDefaultUncaughtExceptionHandler()
返回一个非空处理器,则使用这个处理器。 - 否则,如果抛出的Throwable是ThreadDeath对象,就什么也不做。
- 否则,线程的名字和Throwable的栈踪迹输出到
System.err
上。