Java的Thread线程操作

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线程是一个程序的多个执行路径,执行调度的单位,依托于进程存在。 线程不仅可以共享进程的内存,而且还拥有一个属于自己的内存空间,这段内存空间也叫做线程栈,是在建立线程时由系统分配的,主要用来保存线程内部所使用的数据,如线程执行函数中所定义的变量。

注意:Java中的多线程是一种抢占机制而不是分时机制。抢占机制指的是有多个线程处于可运行状态,但是只允许一个线程在运行,他们通过竞争的方式抢占CPU。

 

定义一个线程(Defining a Thread)有两种方法

1) 继承java.lang.Thread类

注意:重写(override)run()方法在该线程的start()方法被调用后,JVM会自动调用run方法来执行任务;但是重载(overload)run()方法,该方法和普通的成员方法一样,并不会因调用该线程的start()方法而被JVM自动运行。

2) 实现java.lang.Runnable接口

 

任何一个线程的执行的前提都是必须有Thread class的实例存在,并且通过调用run()方法启动线程。

1)如果线程是继承Thread类,则创建方式如下:

ThreadTest1 tt = new
 ThreadTest1();
tt.start();

2)如果是实现Runnable接口,则创建方式如下:

ThreadTest2 tt = new
 ThreadTest2();
Thread t = new
 Thread(tt);
t.start();

  1. 新生状态(New): 当一个线程的实例被创建即使用new关键字和Thread类或其子类创建一个线程对象后,此时该线程处于新生(new)状态,处于新生状态的线程有自己的内存空间,但该线程并没有运行,此时线程还不是活着的(not alive);
  2. 就绪状态(Runnable): 通过调用线程实例的start()方法来启动线程使线程进入就绪状态(runnable);处于就绪状态的线程已经具备了运行条件,但还没有被分配到CPU即不一定会被立即执行,此时处于线程就绪队列,等待系统为其分配CPCU,等待状态并不是执行状态; 此时线程是活着的(alive);
  3. 运行状态(Running): 一旦获取CPU(被JVM选中),线程就进入运行(running)状态,线程的run()方法才开始被执行;在运行状态的线程执行自己的run()方法中的操作,直到调用其他的方法而终止、或者等待某种资源而阻塞、或者完成任务而死亡;如果在给定的时间片内没有执行结束,就会被系统给换下来回到线程的等待状态;此时线程是活着的(alive);
  4. 阻塞状态(Blocked): 通过调用join()、sleep()、wait()或者资源被占用使线程处于阻塞(blocked)状态;处于Blocking状态的线程仍然是活着的(alive)换言之,线程中断并会在一定条件下复活。
  5. 死亡状态(Dead): 当一个线程的run()方法运行完毕或被中断或被异常退出,该线程到达死亡(dead)状态。此时可能仍然存在一个该Thread的实例对象,当该Thready已经不可能在被作为一个可被独立执行的线程对待了,线程的独立的call stack已经被dissolved。一旦某一线程进入Dead状态,他就再也不能进入一个独立线程的生命周期了。对于一个处于Dead状态的线程调用start()方法,会出现一个运行期(runtime exception)的异常;处于Dead状态的线程不是活着的(not alive)。

线程状态图

线程状态图

 

1)优先级(priority)

每个类都有自己的优先级,一般property用1-10的整数表示,默认优先级是5,优先级最高是10;优先级高的线程并不一定比优先级低的线程执行的机会高,只是执行的机率高;默认一个线程的优先级和创建他的线程优先级相同;

2)Thread.sleep()/sleep(long millis)

当前线程睡眠/millis的时间(millis指定睡眠时间是其最小的不执行时间,因为sleep(millis)休眠到达后,无法保证会被JVM立即调度);sleep()是一个静态方法(static method) ,所以他不会停止其他的线程也处于休眠状态;线程sleep()时不会失去拥有的对象锁。 作用:保持对象锁,让出CPU,调用目的是不让当前线程独自霸占该进程所获取的CPU资源,以留一定的时间给其他线程执行的机会;

3)Thread.yield()

让出CPU的使用权,给其他线程执行机会、让同等优先权的线程运行。yield不能破死锁,因为不会交出资源的同步锁。yield也并不保证当前线程会被JVM再次调度:即yield之后使该线程可能立刻重新被分配CPU资源并进入Running状态。如果没有同等优先权的线程,那么yield()方法将不会起作用。

4)thread.join()

使用该方法的线程会在此之间执行完毕后再往下继续执行:

t.join();            //调用join方法,等待线程t执行完毕

this.join();      //同一进程中,等待当前线程的.run()中的任务执行完毕,再执行该句之后的任务

5)object.wait()

当一个线程执行到wait()方法时,他就进入到一个和该对象相关的等待池(Waiting Pool)中,同时失去了对象的机锁—暂时的,wait后还要返还对象锁。当前线程必须拥有当前对象的锁,如果当前线程不是此锁的拥有者,会抛出IllegalMonitorStateException异常,所以wait()必须在synchronized block中调用。如果没有匹配的notify,wait会一直等待。另需注意,notify/wait如果一般分属两个线程,如果notify先于wait执行,则会导致wait一直阻塞,影响既定设计。此时,可以interrupt立刻唤醒并终止永久阻塞的该线程,不过会有异常抛出。

6)object.notify()/notifyAll()

唤醒在当前对象等待池中等待的第一个线程/所有线程。notify()/notifyAll()也必须拥有相同对象锁,否则也会抛出IllegalMonitorStateException异常。 特别注意,当执行notify/notifyAll方法时,会唤醒一个处于等待该“对象锁”的线程,然后继续往下执行,直到执行完退出对象锁锁住的区域(synchronized修饰的代码块)后再释放锁。因此一般执行完notify后应立刻结束当前进程。

7)Synchronizing Block

Synchronized Block/方法 控制对类成员变量的访问;Java中的每一个对象都有唯一的一个内置的锁,每个Synchronized Block/方法只有持有调用该方法被锁定对象的锁才可以访问否则所属线程阻塞; 机锁具有独占性、一旦被一个Thread持有,其他的Thread就不能再拥有(不能访问其他同步方法), 方法一旦执行,就独占该锁,直到从该方法返回时才将锁释放,此后被阻塞的线程方能获得该锁,重新进入可执行状态。

  1. 当两个并发线程访问同一个对象object中的这个synchronized(this)同步代码块时,一个时间内只能有一个线程得到执行。另一个线程必须等待当前线程执行完这个代码块以后才能执行该代码块。
  2. 然而,当一个线程访问object的一个synchronized(this)同步代码块时,另一个线程仍然可以访问该object中的非synchronized(this)同步代码块。
  3. 尤其关键的是,当一个线程访问object的一个synchronized(this)同步代码块时,其他线程对object中所有其它synchronized(this)同步代码块的访问将被阻塞。即,只要在synchronized(this)模块中的代码,就是是割裂的,也被视为一个整体。
  4. 第三个例子同样适用其它同步代码块。也就是说,当一个线程访问object的一个synchronized(this)同步代码块时,它就获得了这个object的对象锁。结果,其它线程对该object对象所有同步代码部分的访问都被暂时阻塞。即,如果非同步代码块,而是以修饰符的形式出现在Method上,同样被视为一个整体。
  5. 以上规则对其它对象锁同样适用。总结下来就是一句话,只要被synchronized修饰,就是同一家子。同一时间只能有一个线程访问这家。

举例说明:

public class Thread1 implements Runnable {
public void run() {
synchronized(this) {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " synchronized loop " + i);
}
}  //End of Block
}
public static void main(String[] args) {
Thread1 t1 = new Thread1();
Thread ta = new Thread(t1, "A");
Thread tb = new Thread(t1, "B");
ta.start();
tb.start();
}
}

结果:
A synchronized loop 0
A synchronized loop 1
A synchronized loop 2
A synchronized loop 3
A synchronized loop 4
B synchronized loop 0
B synchronized loop 1
B synchronized loop 2
B synchronized loop 3
B synchronized loop 4

 

  1. 使用退出标志,使线程正常退出,也就是当run方法完成后线程终止。
  2. 使用stop方法强行终止线程(这个方法不推荐使用,因为stop和suspend、resume一样,也可能发生不可预料的结果)。
  3. 使用interrupt方法中断线程: 如果使用interrupt方法来终端线程可分为两种情况:“线程处于阻塞状态,如使用了sleep方法"/"使用while(!isInterrupted())来判断线程是否被中断"  在第一种情况下使用interrupt方法,sleep方法将抛出一个InterruptedException例外,而在第二种情况下线程将直接退出。下面的代码演示了在第一种情况下使用interrupt方法。

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