Java多线程-线程的调度（守护线程）

Java多线程-线程的调度（守护线程）

估计学过Unix开发但是没有细致学习Java的同学们会疑惑了，操作系统里面是没有所谓的守护线程的概念，只有守护进程一说，但是Java语言机制是构建在JVM的基础之上的，意思是Java平台把操作系统的底层给屏蔽起来，所以它可以在它自己的虚拟的平台里面构造出对自己有利的机制，而语言或者说平台的设计者多多少少是收到Unix思想的影响，而守护线程机制又是对JVM这样的平台凑合，于是守护线程应运而生。

       在Java中有两类线程：User Thread(用户线程)、Daemon Thread(守护线程) 

用个比较通俗的比如，任何一个守护线程都是整个JVM中所有非守护线程的保姆。

       Daemon的作用是为其他线程的运行提供服务，比如说GC线程。其实User Thread线程和Daemon Thread守护线程本质上来说去没啥区别的，唯一的区别之处就在虚拟机的离开：如果User Thread全部撤离，那么Daemon Thread也就没啥线程好服务的了，所以虚拟机也就退出了。

       守护线程并非虚拟机内部可以提供，用户也可以自行的设定守护线程，方法：public final void setDaemon(boolean on) ；但是有几点需要注意：

1）、thread.setDaemon(true)必须在thread.start()之前设置，否则会跑出一个IllegalThreadStateException异常。你不能把正在运行的常规线程设置为守护线程。  （备注：这点与守护进程有着明显的区别，守护进程是创建后，让进程摆脱原会话的控制+让进程摆脱原进程组的控制+让进程摆脱原控制终端的控制；所以说寄托于虚拟机的语言机制跟系统级语言有着本质上面的区别）

2）、 在Daemon线程中产生的新线程也是Daemon的。  （这一点又是有着本质的区别了：守护进程fork()出来的子进程不再是守护进程，尽管它把父进程的进程相关信息复制过去了，但是子进程的进程的父进程不是init进程，所谓的守护进程本质上说就是“父进程挂掉，init收养，然后文件0,1,2都是/dev/null，当前目录到/”）

3）、不是所有的应用都可以分配给Daemon线程来进行服务，比如读写操作或者计算逻辑。因为在Daemon Thread还没来的及进行操作时，虚拟机可能已经退出了。

值得一提的是，守护线程并非只有虚拟机内部提供，用户在编写程序时也可以自己设置守护线程。下面的方法就是用来设置守护线程的。 

 Thread daemonTread = new Thread();

   // 设定 daemonThread 为 守护线程，default false(非守护线程)
  daemonThread.setDaemon(true);

  // 验证当前线程是否为守护线程，返回 true 则为守护线程
  daemonThread.isDaemon();

这里有几点需要注意： 

(1) thread.setDaemon(true)必须在thread.start()之前设置，否则会跑出一个IllegalThreadStateException异常。你不能把正在运行的常规线程设置为守护线程。
(2) 在Daemon线程中产生的新线程也是Daemon的。 
(3) 不要认为所有的应用都可以分配给Daemon来进行服务，比如读写操作或者计算逻辑。 

因为你不可能知道在所有的User完成之前，Daemon是否已经完成了预期的服务任务。一旦User退出了，可能大量数据还没有来得及读入或写出，计算任务也可能多次运行结果不一样。这对程序是毁灭性的。造成这个结果理由已经说过了：一旦所有User Thread离开了，虚拟机也就退出运行了。 

 //完成文件输出的守护线程任务
 import java.io.*;

 class TestRunnable implements Runnable{
     public void run(){
                try{
                   Thread.sleep(1000);//守护线程阻塞1秒后运行
                   File f=new File("daemon.txt");
                   FileOutputStream os=new FileOutputStream(f,true);
                   os.write("daemon".getBytes());
            }
                catch(IOException e1){
           e1.printStackTrace();
                }
                catch(InterruptedException e2){
                   e2.printStackTrace();
            }
     }
 }
 public class TestDemo2{
     public static void main(String[] args) throws InterruptedException
     {
         Runnable tr=new TestRunnable();
         Thread thread=new Thread(tr);
                 thread.setDaemon(true); //设置守护线程
         thread.start(); //开始执行分进程
     }
 }
 //运行结果：文件daemon.txt中没有"daemon"字符串。

看到了吧，把输入输出逻辑包装进守护线程多么的可怕，字符串并没有写入指定文件。原因也很简单，直到主线程完成，守护线程仍处于1秒的阻塞状态。这个时候主线程很快就运行完了，虚拟机退出，Daemon停止服务，输出操作自然失败了。

 public class Test {
 　　public static void main(String args) {
 　　Thread t1 = new MyCommon();
 　　Thread t2 = new Thread(new MyDaemon());
 　　t2.setDaemon(true); //设置为守护线程
 　　t2.start();
 　　t1.start();
 　　}
 　　}
 　　class MyCommon extends Thread {
 　　public void run() {
 　　for (int i = 0; i < 5; i++) {
 　　System.out.println("线程1第" + i + "次执行！");
 　　try {
 　　Thread.sleep(7);
 　　} catch (InterruptedException e) {
 　　e.printStackTrace();
 　　}
 　　}
 　　}
 　　}

 class MyDaemon implements Runnable {
 　　public void run() {
 　　for (long i = 0; i < 9999999L; i++) {
 　　System.out.println("后台线程第" + i + "次执行！");
 　　try {
 　　Thread.sleep(7);
 　　} catch (InterruptedException e) {
 　　e.printStackTrace();
 　　}
 　　}
 　　}
 　　}

后台线程第0次执行！
　　线程1第0次执行！ 
　　线程1第1次执行！ 
　　后台线程第1次执行！ 
　　后台线程第2次执行！ 
　　线程1第2次执行！ 
　　线程1第3次执行！ 
　　后台线程第3次执行！ 
　　线程1第4次执行！ 
　　后台线程第4次执行！ 
　　后台线程第5次执行！ 
　　后台线程第6次执行！ 
　　后台线程第7次执行！ 
　　Process finished with exit code 0 
　　从上面的执行结果可以看出： 
　　前台线程是保证执行完毕的，后台线程还没有执行完毕就退出了。 

　　实际上：JRE判断程序是否执行结束的标准是所有的前台执线程行完毕了，而不管后台线程的状态，因此，在使用后台县城时候一定要注意这个问题。 

补充说明：
定义：守护线程--也称“服务线程”，在没有用户线程可服务时会自动离开。
优先级：守护线程的优先级比较低，用于为系统中的其它对象和线程提供服务。
设置：通过setDaemon(true)来设置线程为“守护线程”；将一个用户线程设置为
守护线程的方式是在 线程对象创建 之前 用线程对象的setDaemon方法。
example: 垃圾回收线程就是一个经典的守护线程，当我们的程序中不再有任何运行的
Thread,程序就不会再产生垃圾，垃圾回收器也就无事可做，所以当垃圾回收线程是
JVM上仅剩的线程时，垃圾回收线程会自动离开。它始终在低级别的状态中运行，用于
实时监控和管理系统中的可回收资源。
生命周期：守护进程（Daemon）是运行在后台的一种特殊进程。它独立于控制终端并且
周期性地执行某种任务或等待处理某些发生的事件。也就是
说守护线程不依赖于终端，但是依赖于系统，与系统“同生共死”。那Java的守护线程是
什么样子的呢。当JVM中所有的线程都是守护线程的时候，JVM就可以退出了；如果还有一个
或以上的非守护线程则JVM不会退出。


实际应用例子：

在使用长连接的comet服务端推送技术中，消息推送线程设置为守护线程，服务于ChatServlet的servlet用户线程，在servlet的init启动消息线程，servlet一旦初始化后，一直存在服务器，servlet摧毁后,消息线程自动退出

容器收到一个Servlet请求，调度线程从线程池中选出一个工作者线程,将请求传递给该工作者线程，然后由该线程来执行Servlet的 service方法。当这个线程正在执行的时候,容器收到另外一个请求,调度线程同样从线程池中选出另一个工作者线程来服务新的请求,容器并不关心这个请求是否访问的是同一个Servlet.当容器同时收到对同一个Servlet的多个请求的时候，那么这个Servlet的service()方法将在多线程中并发执行。
Servlet容器默认采用单实例多线程的方式来处理请求，这样减少产生Servlet实例的开销，提升了对请求的响应时间，对于Tomcat可以在server.xml中通过<Connector>元素设置线程池中线程的数目。
如图： 

 

为什么要用守护线程？

我们知道静态变量是ClassLoader级别的，如果Web应用程序停止，这些静态变量也会从JVM中清除。但是线程则是JVM级别的，如果你在Web 应用中启动一个线程，这个线程的生命周期并不会和Web应用程序保持同步。也就是说，即使你停止了Web应用，这个线程依旧是活跃的。正是因为这个很隐晦 的问题，所以很多有经验的开发者不太赞成在Web应用中私自启动线程。

如果我们手工使用JDK Timer（Quartz的Scheduler），在Web容器启动时启动Timer，当Web容器关闭时，除非你手工关闭这个Timer，否则Timer中的任务还会继续运行！

下面通过一个小例子来演示这个“诡异”的现象，我们通过ServletContextListener在Web容器启动时创建一个Timer并周期性地运行一个任务：  

 //代码清单StartCycleRunTask：容器监听器
 package com.baobaotao.web;
 import java.util.Date;
 import java.util.Timer;
 import java.util.TimerTask;
 import javax.servlet.ServletContextEvent;
 import javax.servlet.ServletContextListener;
 public class StartCycleRunTask implements ServletContextListener ...{
     private Timer timer;
     public void contextDestroyed(ServletContextEvent arg0) ...{
         // ②该方法在Web容器关闭时执行
         System.out.println("Web应用程序启动关闭...");
     }
     public void contextInitialized(ServletContextEvent arg0) ...{
          //②在Web容器启动时自动执行该方法
         System.out.println("Web应用程序启动...");
         timer = new Timer();//②-1:创建一个Timer，Timer内部自动创建一个背景线程
         TimerTask task = new SimpleTimerTask();
         timer.schedule(task, 1000L, 5000L); //②-2:注册一个5秒钟运行一次的任务
     }
 }
 class SimpleTimerTask extends TimerTask ...{//③任务
     private int count;
     public void run() ...{
         System.out.println((++count)+"execute task..."+(new Date()));
     }
 }

在web.xml中声明这个Web容器监听器：<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app> 
… 
<listener> 
<listener-class>com.baobaotao.web.StartCycleRunTask</listener-class> 
</listener> 
</web-app> 

在Tomcat中部署这个Web应用并启动后，你将看到任务每隔5秒钟执行一次。 
运行一段时间后，登录Tomcat管理后台，将对应的Web应用（chapter13）关闭。 

转到Tomcat控制台，你将看到虽然Web应用已经关闭，但Timer任务还在我行我素地执行如故——舞台已经拆除，戏子继续表演： 

我们可以通过改变清单StartCycleRunTask的代码，在contextDestroyed(ServletContextEvent arg0)中添加timer.cancel()代码，在Web容器关闭后手工停止Timer来结束任务。

Spring为JDK Timer和Quartz Scheduler所提供的TimerFactoryBean和SchedulerFactoryBean能够和Spring容器的生命周期关联，在 Spring容器启动时启动调度器，而在Spring容器关闭时，停止调度器。所以在Spring中通过这两个FactoryBean配置调度器，再从 Spring IoC中获取调度器引用进行任务调度将不会出现这种Web容器关闭而任务依然运行的问题。而如果你在程序中直接使用Timer或Scheduler，如不 进行额外的处理，将会出现这一问题。

该方法首先调用该线程的checkAccess方法，且不带任何参数。这可能抛出SecurityException（在当前线程中）。

参数： 
on - 如果为 true，则将该线程标记为守护线程。 
抛出： 
IllegalThreadStateException - 如果该线程处于活动状态。 
SecurityException - 如果当前线程无法修改该线程。 
另请参见： 
isDaemon(), checkAccess()

package cn.thread; /** * 线程的调度(守护线程) * * @author 林计钦 * @version 1.0 2013-7-24 上午09:30:42 */
public class ThreadDaemon { public static void main(String[] args) { ThreadDaemon thread=new ThreadDaemon(); Thread t1 = thread.new MyThread1(); Thread t2 = new Thread(thread.new MyRunnable()); t2.setDaemon(true); //设置为守护线程 
 t2.start(); t1.start(); } class MyThread1 extends Thread { public void run() { for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println("线程1第" + i + "次执行！"); try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } class MyRunnable implements Runnable { public void run() { for (long i = 0; i < 9999999L; i++) { System.out.println("后台线程第" + i + "次执行！"); try { Thread.sleep(7); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } }