JUC笔记(二) --- Java线程

2.Java线程：

2.1开启Java线程：

new Thread( Runnable {
	@Overrided
	public void run(){
		// 
	}
}).start();
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或者自己实现Runnable 接口 ， 关于Callable的使用后面讲解

new Thread(()->{}).start();
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个人见解：Runnable 配合ThreadPool 非常灵活

FutureTask类的使用

// 创建任务对象
FutureTask 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();
log.debug("结果是:{}", result);
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可以看到FutureTask同时继承了Runnable接口和Future接口

    /**
     * Waits if necessary for the computation to complete, and then
     * retrieves its result.
     *
     * @return the computed result
     * @throws CancellationException if the computation was cancelled
     * @throws ExecutionException if the computation threw an
     * exception
     * @throws InterruptedException if the current thread was interrupted
     * while waiting
     */
    V get() throws InterruptedException, ExecutionException;

    /**
     * Waits if necessary for at most the given time for the computation
     * to complete, and then retrieves its result, if available.
     *
     * @param timeout the maximum time to wait
     * @param unit the time unit of the timeout argument
     * @return the computed result
     * @throws CancellationException if the computation was cancelled
     * @throws ExecutionException if the computation threw an
     * exception
     * @throws InterruptedException if the current thread was interrupted
     * while waiting
     * @throws TimeoutException if the wait timed out
     */
    V get(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
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可以看到：get 是同步等待结果，也就是说TaskFuture是同步等待，调用线程会阻塞直到返回结果 除非调用被打断。还可以传入Callable类型的参数

2.2线程运行原理

栈与祯栈

• 每个线程只能有一个活动祯栈，对应正在调用某个方法

• 栈由多个祯栈组成，对应每个方法调用的所占 内存

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 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

• 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
• Context Switch 频繁发生会影响性能

这里感觉可以连着计组的指令执行联系起来记忆，JVM还没有深入学习不太能解释

2.3常用方法：

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

调用run：

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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会直接在主线程中调用run方法，并不是开启一个新的线程

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: 等待调用线程运行结束

• 不带参数：等待调用线程的运行结束
• 代用参数：等待线程运行结束,最多等待 n 毫秒

private static void test2() throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            sleep(1);
            r1 = 10;
        });
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            sleep(2);
            r2 = 20;
        });
        t1.start();
        t2.start();
        long start = System.currentTimeMillis();
        log.debug("join begin");
        t2.join();
        log.debug("t2 join end");
        t1.join();
        log.debug("t1 join end");
        long end = System.currentTimeMillis();
        log.debug("r1: {} r2: {} cost: {}", r1, r2, end - start);
    }
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sleep: 让线程进入阻塞状态

• 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- eg.进入阻塞队列后,单核处理机处理其他线程sleep线程需要重新就绪排队
• 建议用 TimeUnit 的 sleep 代替 Thread 的 sleep 来获得更好的可读性
• 不会释放锁

yield:让出当前处理机的使用权

• 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

线程优先级: 为线程分配权重,从而获得更多的时间片

• 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

interrupt:打断sleep,wait,join的线程

sleep,wait,join会让线程进入阻塞状态

打断sleep状态线程会清空打断状态

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());
}

//  out: 打断状态:false
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();
}    
    
// out : 打断状态:true

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park: 打断 park 线程, 不会清空打断状态

private static void test4() {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
//                log.debug("打断状态：{}", Thread.currentThread().isInterrupted());
                log.debug("park...");
                LockSupport.park();
                log.debug("打断状态：{}", Thread.interrupted());
            }
        });
        t1.start();


        sleep(1);
        t1.interrupt();
        log.info("interrupt");
    }
    out:
21:34:38.603 c.Test14 [Thread-0] - park...
21:34:39.604 c.Test14 [main] - interrupt
21:34:39.604 c.Test14 [Thread-0] - 打断状态：true
21:34:39.606 c.Test14 [Thread-0] - park...
    

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    private static void test4() {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
//                log.debug("打断状态：{}", Thread.currentThread().isInterrupted());
                log.debug("park...");
                LockSupport.park();
                log.debug("打断状态：{}", Thread.currentThread().isInterrupted());
            }
        });
        t1.start();


        sleep(1);
        t1.interrupt();
        log.info("interrupt");
    }

out:
21:36:38.590 c.Test14 [Thread-0] - park...
21:36:39.604 c.Test14 [main] - interrupt
21:36:39.604 c.Test14 [Thread-0] - 打断状态：true
21:36:39.605 c.Test14 [Thread-0] - park...
21:36:39.605 c.Test14 [Thread-0] - 打断状态：true
21:36:39.605 c.Test14 [Thread-0] - park...
21:36:39.605 c.Test14 [Thread-0] - 打断状态：true
21:36:39.605 c.Test14 [Thread-0] - park...
21:36:39.605 c.Test14 [Thread-0] - 打断状态：true
21:36:39.605 c.Test14 [Thread-0] - park...
21:36:39.606 c.Test14 [Thread-0] - 打断状态：true
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**conclusion:**可以使用 Thread.interrupted() 清除打断状态.

park:当线程打断状态为false 时会陷入等待状态

终止模式之两阶段终止模式:

如何"优雅"地在一个线程终结另外一个线程?

错误:

• 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 . 也就是可能造成死锁等状态
• 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

方案:

• 通过设置公共信号量进行控制线程的生命
• 通过interrupt判断位来终结,和1)类似

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

@Slf4j(topic = "c.TestTwoPhaseTermination")
public class TestTwoPhaseTermination {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TPTVolatile t = new TPTVolatile();
        t.start();

        Thread.sleep(3500);
        log.debug("stop");
        t.stop();
    }
}
@Slf4j(topic = "c.TPTInterrupt")
class TPTInterrupt {
    private Thread thread;

    public void start(){
        thread = new Thread(() -> {
            while(true) {
                Thread current = Thread.currentThread();
                if(current.isInterrupted()) {
                    log.debug("料理后事");
                    break;
                }
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                    log.debug("将结果保存");
                } catch (InterruptedException e) {
                    current.interrupt();
                }

            }
        },"监控线程");
        thread.start();
    }

    public void stop() {
        thread.interrupt();
    }
}
@Slf4j(topic = "c.TPTVolatile")
class TPTVolatile {
    private Thread thread;
    private volatile boolean stop = false;

    public void start(){
        thread = new Thread(() -> {
            while(true) {
                Thread current = Thread.currentThread();
                if(stop) {
                    log.debug("料理后事");
                    break;
                }
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                    log.debug("将结果保存");
                } catch (InterruptedException e) {
                }
            }
        },"监控线程");
        thread.start();
    }

    public void stop() {
        stop = true;
        thread.interrupt();
    }
}


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2.4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。

@Slf4j(topic = "c.TestDaemon")
public class TestDaemon {
    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...");
    }
}

out:
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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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

2.5线程的状态

从OS层面:

从Java层面:

Object.wait() : 放弃当前持有的锁进入waiting状态