黑马程序员并发编程笔记(二)--java线程基本操作和理解
3.java进程的基本操作
3.1.创建进程
方法一，直接使用 Thread
// 构造方法的参数是给线程指定名字，，推荐给线程起个名字(用setName()也可以)
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();
方法二，使用 Runnable 配合 Thread
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）Test2.java
// 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，推荐给线程起个名字
Thread t2 = new Thread(task2, "t2");
t2.start();
1.8后用lambda表达式来简化写法
// 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 = neaw Thread(task2, "t2");
t2.start();
也可以更简略一点
// 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字，推荐
Thread t2 = neaw Thread(() -> log.debug("hello"), "t2");
t2.start();
idea里 lamba表达式简化快捷键： alt +enter
小结
方法1 是把线程和任务合并在了一起，方法2 是把线程和任务分开了，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。通过查看源码可以发现，方法二其实到底还是通过方法一执行的！
需要注意的是：
- 如果直接运行Thread的run()方法，则是主线程调用
方法三，FutureTask 配合 Thread
FutureTask 能够接收 Callable 类型的参数，用来处理有返回结果的情况 Test3.java
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
// 实现多线程的第三种方法可以返回数据也可以抛出异常，返回的数据需要用get接收
FutureTask futureTask = new FutureTask<>(new Callable<Integer>() {
@Override
public Integer call() throws Exception {
log.debug("多线程任务");
Thread.sleep(100);
return 100;
}
});
new Thread(futureTask,"我的名字").start();
log.debug("主线程");
//{}表示占位，实际值是后买你的参数，获取结果。必要时可以通过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果。
log.debug("{}",futureTask.get());
}
Future就是对于具体的Runnable或者Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成。
public interface Future<V> {
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
boolean isCancelled();
boolean isDone();
V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
V get(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
}
Future提供了三种功能：
- 判断任务是否完成；
- 能够中断任务；
- 能够获取任务执行结果。
3.3 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
tasklist | findstr java 查看所有的java线程
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
ps -fe | grep java 查看所有的java进程
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
修改 /etc/hosts 文件将 127.0.0.1 映射至主机名
如果要认证访问，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）
例子：
3.2 线程运行原理
3.2.1.虚拟机栈与栈帧
拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧(stack frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息，是属于线程的私有的。当java中使用多线程时，每个线程都会维护它自己的栈帧！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
3.2.2.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(每个线程轮流执行，看前面并行的概念)
- 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 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.
3.3 Thread的常见方法
3.3.1 start 与 run
调用start
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread(){
@Override
public void run(){
log.debug("我是一个新建的线程正在运行中");
FileReader.read(fileName);
}
};
thread.setName("新建线程");
thread.start();
log.debug("主线程");
}
输出：程序在 t1 线程运行， run()方法里面内容的调用是异步的 Test4.java
11:59:40.711 [main] DEBUG com.concurrent.test.Test4 - 主线程
11:59:40.711 [新建线程] DEBUG com.concurrent.test.Test4 - 我是一个新建的线程正在运行中
11:59:40.732 [新建线程] DEBUG com.concurrent.test.FileReader - read [test] start ...
11:59:40.735 [新建线程] DEBUG com.concurrent.test.FileReader - read [test] end ... cost: 3 ms
调用run
将上面代码的thread.start();改为 thread.run();输出结果如下：程序仍在 main 线程运行， run()方法里面内容的调用还是同步的
12:03:46.711 [main] DEBUG com.concurrent.test.Test4 - 我是一个新建的线程正在运行中
12:03:46.727 [main] DEBUG com.concurrent.test.FileReader - read [test] start ...
12:03:46.729 [main] DEBUG com.concurrent.test.FileReader - read [test] end ... cost: 2 ms
12:03:46.730 [main] DEBUG com.concurrent.test.Test4 - 主线程
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的是main线程， 使用 start() 是启动新的线程，通过新的线程间接执行 run()方法 中的代码
3.3.2 sleep 与 yield
sleep
- 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，那么被打断的线程这时就会抛出
InterruptedException异常【注意：这里打断的是正在休眠的线程，而不是其它状态的线程】 - 睡眠结束后的线程未必会立刻得到执行(需要分配到cpu时间片)
- 建议用 TimeUnit 的
sleep()代替 Thread 的sleep()来获得更好的可读性
小知识：TimeUint的sleep()
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 - 具体的实现依赖于操作系统的任务调度器(就是可能没有其它的线程正在执行，虽然调用了yield方法，但是也没有用)
3.3.3.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 - 对应的操作
thread1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY); //设置为优先级最高
3.3.4. join方法
- 在
主线程中调用t1.join，则主线程会等待t1线程执行完之后再继续执行
private static void test1() throws InterruptedException {
log.debug("开始");
Thread t1 = new Thread(() -> {
log.debug("开始");
sleep(1);
log.debug("结束");
r = 10;
},"t1");
t1.start();
// t1.join();
// 这里如果不加t1.join(), 此时主线程不会等待t1线程给r赋值, 主线程直接就输出r=0结束了
// 如果加上t1.join(), 此时主线程会等待到t1线程执行完才会继续执行.(同步), 此时r=10;
log.debug("结果为:{}", r);
log.debug("结束");
}
图示如下：
思考：等待多个结果时的运行时间’
static int r1 = 0;
static int r2 = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
test2();
}
private static void test2() throws InterruptedException {
//线程t1
Thread t1 = new Thread(() -> {
sleep(1);
r1 = 10;
});
//线程t2
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);
}
因为线程t1等待时间示1ms，线t2等待时间为2ms，线程t1运行结束后还要等待1ms，线程t2才结束。总共运行2ms，输出。
如图：
而调换之后：
static int r1 = 0;
static int r2 = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
test2();
}
private static void test2() throws InterruptedException {
//线程t1
Thread t1 = new Thread(() -> {
sleep(1);
r1 = 10;
});
//线程t2
Thread t2 = new Thread(() -> {
sleep(2);
r2 = 20;
});
long start = System.currentTimeMillis();
t1.start();
t2.start();
t2.join();
t1.join();
long end = System.currentTimeMillis();
log.debug("r1: {} r2: {} cost: {}", r1, r2, end - start);
}
线程t2join结束后，能立马输出，总时间还是两秒。
join()函数里面的参数
同时，join()里还可以写入参数，
-
当参数小于实际运行时间，主线程等待参数时间，再开始行动
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(); // join结束，等待结束 t1.join(1500); long end = System.currentTimeMillis(); log.debug("r1: {} r2: {} cost: {}", r1, r2, end - start); } -
当参数大于实际运行时间，主线程会依照实际运行时间。
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();
//运行结束，等待结束
t1.join(3000);
long end = System.currentTimeMillis();
log.debug("r1: {} r2: {} cost: {}", r1, r2, end - start);
}
3.3.5. interrupt
interrupt是特有的打断方法，本身并不会终止线程运行，常常和打断标记配合使用，使得线程终止更加“优雅”。
- interrupt打断正在运行中的线程时，会让打断标记变为
true - 打断sleep状态的线程，会报出对应的异常，不会把打断标记变为
false
打断正在sleep的线程
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());
}
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
打断正在运行的线程
private static void test2() throws InterruptedException {
Thread t2 = new Thread(()->{
while(true) {
Thread current = Thread.currentThread();
boolean interrupted = current.isInterrupted();
if(interrupted) {
log.debug(" 打断状态: {}", interrupted);
break;
}
}
}, "t2");
t2.start();
sleep(0.5);
t2.interrupt();
}
20:57:37.964 [t2] c.TestInterrupt - 打断状态: true
注意：isInterrupted和interrupted的区别
前者将打断标记变为true之后不将它自动变为false 而后者自动将它变为false
3.4.终止模式之两阶段终止模式（一）用打断方式实现
两阶段终止模式就源于堆打断方法和打断标记的利用
大致操作如下图：
简单来说就是：用一个监控线程监控所有线程，运行过程中时刻检测当前线程的打断标志是否为true,当打断标志为true时，停止线程。
而我们可以通过此来停止该线程。
当前线程正常运行时被打断可以得到上面我们说的结果，而睡眠中被打断，需要我们手动将标志改为true.
实际代码如下：
public class Test7 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Monitor monitor = new Monitor();
monitor.start();
Thread.sleep(3500);
monitor.stop();
}
}
class Monitor {
Thread monitor;
/**
* 启动监控器线程
*/
public void start() {
//设置线控器线程，用于监控线程状态
monitor = new Thread() {
@Override
public void run() {
//开始不停的监控
while (true) {
//判断当前线程是否被打断了
if(Thread.currentThread().isInterrupted()) {
System.out.println("处理后续任务");
//终止线程执行
break;
}
System.out.println("监控器运行中...");
try {
//线程休眠
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
//如果是在休眠的时候被打断，不会将打断标记设置为true，这时要重新设置打断标记
Thread.currentThread().interrupt();
}
}
}
};
monitor.start();
}
/**
* 用于停止监控器线程
*/
public void stop() {
//打断线程
monitor.interrupt();
}
}
3.5打断 park 线程
打断 park 线程是一种将当前线程停止在park（）那行的一种方法，可以由打断标志控制，当打断标志为truepark()失去它的作用，false时生效
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()); }, "t1");
t1.start(); sleep(0.5);
t1.interrupt();
}
如果不手动复原被打断的线程不会自己复原打断标志，isInterrupted()方法不会自动复原，所以这时我们可以使用 Thread.interrupted() 清除打断状态。
3.6.不推荐使用的方法
3.7. 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。
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...");
//结果
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...
注意
垃圾回收器线程就是一种守护线程
Tomcat 中的 Acceptor 和 Poller 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
3.8 五种状态
在操作系统的层面上,我们可以把线程的运行分为五种状态：
3.9.六种状态
按照线程state()里的划分，我们可以把线程分成六种状态
对六种状态的测试：
@Slf4j(topic = "c.TestState")
public class TestState {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Thread t1 = new Thread("t1") { // new 状态
@Override
public void run() {
log.debug("running...");
}
};
Thread t2 = new Thread("t2") {
@Override
public void run() {
while(true) { // runnable 状态
}
}
};
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 显示阻塞状态
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
};
t4.start();
Thread t5 = new Thread("t5") {
@Override
public void run() {
try {
t2.join(); // waiting 状态
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
};
t5.start();
Thread t6 = new Thread("t6") {
@Override
public void run() {
synchronized (TestState.class) { // blocked 状态
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());
}
}