Thread

在java中,线程大致有7种状态:


image.png

一、sleep与wait

1.sleep()方法是定义在Thread类里面的静态方法、wait()是Object的方法。
2.wait()作用是线程间的通信,而sleep()只是让当前线程暂停一会。
3.wait()被调用时会释放调用线程所持有的对象所锁,sleep()不释放。
4.wait()必须在synchronize内使用,sleep不用。
5.进入wait状态的线程可以被notify和notifyAll唤醒,sleep不行。
6.wait()通常针对synchronize里的对象,而sleep()针对线程。


二、yield

yield()方法会使线程暂停,进入和其他线程一样竞争cpu时间片的状态,如果此时没有线程或者恰好这个线程又竞争到资源,它会继续运行。


三、synchronized

1、synchronized可以修饰普通方法,静态方法,代码块。
synchronize修饰的是普通方法:一个类里有两个普通方法method1、method2,两个线程使用同一对象分别调用两个方法,如果不加synchronize方法交叉执行。如果方法加了synchronize,由于两个方法使用一个实例对象执行,都要获取对象锁,两个方法会互斥的执行,只有一个方法执行完毕,让出对象锁,才会轮到下一个方法执行。
如果实例化两个对象分别调用方法,不会产生锁竞争,两个方法会交叉执行。

synchronize修饰的是静态方法:由于静态方法属于类,所以是相当于类锁,与对象无关。
当两个线程用一个实例对象调用两个方法时,一定会互斥执行。并且实例化两个对象去分别执行两个方法,也会互斥的执行,因为两个对象都是这个类的对象。

当synchronize修饰代码块的效果与普通方法相同。

synchronize原理:
通过反编译代码块看字节码:
有两条指令monitorenter,monitorexit。每个对象持有一个监视器锁,如果monitor进入数为0,线程获取锁,别的线程阻塞,直到monitor为0。monitorexit后monitor进入数为0。wait,notify也是依靠这个实现。

反编译synchronize方法发现有一个falg叫ACC_SYNCHRONIZED,当方法调用时会检查flag是否有这个字段,如果有尝试获取monitor。两种方式没有区别,方法的实现更加隐式。


四、wait()、notify()为什么只能在synchonized中使用

synchonized是任意时刻只能被唯一的一个获得了对象实例锁的线程调用,Java中每一个对象都可以成为一个监视器(Monitor),该Monitor由一个锁(lock), 一个等待队列(waiting queue ), 一个入口队列( entry queue)组成。
Wait方法会让当前线程释放掉对象的锁,而只有synchonized才会让线程获得对象的锁,不在synchonized里面调用会报Monitorillegalstateexception。调用wait后线程进入该对象的等待队列,当被调用noyify后,进入对象的入口队列,然后入口队列竞争锁,得到的继续执行。notify只会从等待队列中随机取一个放入入口队列,不太实用,一般使用notifyall将等待队列的所有线程加入入口队列。


五、线程中断 interrupt

线程被调用中断方法后不会立即退出,只是将线程的中断标志位设置成true,具体是继续运行还是停止由这个线程自己决定。因为有很多的重要线程不应该被立即停止,当收到中断请求应该按照自己的方式去响应。所以看Thread类中的stop等方法被标注为了废弃。

1、判断线程是否中断
一般情况下使用Thread.currentThread().isInterrupted(),这个方法不会修改中断状态,而thread.interrupted()这个静态方法会在返回结果后修改中断状态。如果是true会修改回false。

2、如何中断线程
调用thread.interrupt()中断线程,这会将中断标志位置为true。
如果中断的线程正在进行阻塞操作,如sleep,wait操作,会抛出InterruptedException,并将中断标志位置为false。这样的目的就是让线程从阻塞状态醒过来,来处理中断请求。实现方式是在阻塞中不断地检查中断标志位。

如果中断的线程不在阻塞操作,那正常来说什么也不会发生,所以例如我们有长时间的循环操作,最好在判断条件里加上标志位的判断(Thread.currentThread().isInterrupted()),如果检测到中断,根据自己的逻辑处理并停止。

synchronized、reentrantLock.lock()这种阻塞操作不会响应中断,若果死锁会一直死锁,所以提供了reentrantLock.tryLock(long timeout, TimeUnit unit)、reentrantLock.lockInterruptibly()这种可中断的方法,检测到中断会抛出InterruptedException。

3、如何处理中断
如果是非阻塞操作,自定义检查中断标志位并自定义逻辑就可以。
重点是如何处理InterruptedException,抛出异常后中断标志位会被置为false。如果是比较底层的代码,最好是throw出去,让上层决定如何处理。外层try catch处理异常时,如果也不知道如何处理,可以catch后Thread.currentThread().isInterrupted();再将线程中断标志位置为true。
一定不要捕获后什么都不做。

image.png

可以看到interrupted传入ClearInterrupted参数为true,isInterrupted为false,最后都调用native的isInterrupted方法。interrupted静态方法只能调用当前线程,而isInterrupted可以查看调用这个方法的对象线程。interrupted看了一些源码调用,如CyclicBarrier、AQS等

 public final boolean tryAcquireNanos(int arg, long nanosTimeout)
            throws InterruptedException {
        if (Thread.interrupted())
            throw new InterruptedException();
        return tryAcquire(arg) ||
            doAcquireNanos(arg, nanosTimeout);
    }

都是调用成立后,再继续抛出InterruptedException异常,让上层处理,上层捕获后可以catch住,再将标志位置为true,或者继续抛出,或者处理掉。


六、一个线程协同的例子

一个任务执行类,继承Thread类。

public class Work extends Thread {

    public int code = 0;

    public Work(){}

    @Override
    public void run() {
        try {
            task();
            code = 1;
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("任务被中断!");
        }
    }

    //执行任务
    public void task() throws InterruptedException {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
    }

}

模拟处理逻辑类

public class Test {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        try {
            if (doTask(4000)) {
                System.out.println("task success");
            }
        } catch (TimeoutException te) {
            System.out.println("task timeout");
            //dosomething
        } catch (InterruptedException ie) {
            //将中断标志位重新置为true
            Thread.currentThread().interrupt();
            //dosomething
        }
        System.exit(0);
    }


    public static boolean doTask(long timeout) throws TimeoutException, InterruptedException {
        Work work = new Work();
        work.start();
        try {
            //当前线程等待任务timeout秒数
            work.join(timeout);
            if (work.code == 1) {
                return true;
            } else {
                throw new TimeoutException();
            }
        } catch (InterruptedException ie) {
            System.out.println("join InterruptedException");
            throw ie;
        } finally {
            //clean...
        }
    }

}

这里借鉴线程池的源码,将任务封装在Work类里面,task()方法模拟耗时操作,例如视频截取,上传,下载等,然后在重写的run方法里面调用,当阻塞的耗时操作结束后将成员变量code置为1。

然后是通过main方法模拟请求线程,实例化Work类,调用实例化对象的start方法执行耗时操作,然后使用join方法将耗时操作的线程join到当前请求线程,参数timeout是请求线程允许耗时操作阻塞的时间,如果超过等待时间就不再等待抛出TimeoutException给上层处理。

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