Java多线程(三)关于多线程管理的相关函数说明

接着前面的多线程(二)的内容,下面我们接着来探讨多个线程创建之后,关于线程调度和管理的一些方法。

先来简单介绍下线程调度###

对于计算机的CPU(以单核为例),在任意时刻只能执行一条指令,每个线程只有获得CPU的使用权才能执行指令。当有多个处于可运行状态的线程在等待CPU,JVM的一项任务就是负责线程的调度。JVM按照特定机制为多个线程分配CPU的使用权过程就是线程调度。

线程调度的两种模型:分时调度模型和抢占式调度模型。
① 分时调度模型是指让所有的线程轮流获得cpu的使用权,并且平均分配每个线程占用的CPU的时间片,这个比较好理解。
② JVM采用抢占式调度模型,就是让线程抢夺CPU资源,运行顺序是不确定的,优先权高的线程,会有一定几率优先占用CPU。处于运行状态的线程会一直运行下去,直至它不得不放弃CPU。比如线程运行完毕、线程阻塞、运行被打断。关于线程的多种运行状态详见:Java中的多线程(二)线程的创建及线程的生命周期。当线程被中断时,CPU会保存当前线程的状态,以备此线程被唤醒时继续执行。

线程管理之设置线程优先级###

Java线程优先级共有10个级别,优先级较高的线程会获得较多的运行机会,取值范围是从1到10。如果小于1或大于10,则JDK抛出异常IllegalArgumentException()。Thread类有以下三个静态常量:
① static final int MAX_PRIORITY :值为10,代表最高优先级。
② static final int MIN_PRIORITY :值为1,代表最低优先级。
③ static final int NORM_PRIORITY:值为5,代表默认优先级。

这里要注意的是:
① 并不是说优先级较高的线程一定会在优先级较低的线程之前运行,优先级高这里是指获得较多的运行机会。
② 优先级高的线程会大部分先执行完,并不一定会全部执行完毕。
③ 子线程的优先级是跟父类优先级是一样的。

设置和获取优先级方法:
thread.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY)和 thread.getPriority()

线程管理之守护线程###

我们在程序中创建的线程默认都是用户线程(User Thread)。与用户线程对应则是守护线程(Daemon Thread),也可称之为后台线程,它的作用就是为其它线程提供服务的。守护线程使用的情况较少,举例来说:JVM的垃圾(GC)回收线程就是守护线程。

需要注意的是:
① 当所有的用户线程都结束退出的时候,守护线程也就没啥可服务的了,随着线程的结束而结束。如果JVM只剩下守护线程,虚拟机就会退出。
② 守护线程会随时中断,因此不要在如输入输出流,数据库连接等场合使用守护线程。
③ 守护线程并非是JVM内部可提供,我们自己可以根据需要来设定守护线程。可以通过isDaemon和setDaemon方法来判断和设置一个线程为守护线程。
④ 守护线程必须在start方法前设置,否则会抛出IllegalThreadStateException异常。
⑤ 一个守护线程创建的子线程依然是守护线程。

package com.Dan;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        // write your code here
        DaemonThread daemonThread = new DaemonThread();
        // 设置为守护线程
        daemonThread.setDaemon(true);
        daemonThread.start();
    }
}

class DaemonThread extends Thread {
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start");

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " end");
    }
}
// Thread-0 start
// 子线程需要执行1秒,因为设置被设置为守护线程,因此主线程不会等待子线程执行结束,而是提前退出。
// 所有用户线程都退出了,守护线程也就退出了,因此并没有打印end。

线程管理之常用方法###

一些简单方法#####

public static int activeCount():返回当前线程的线程组中活动线程的数目。
public static Thread currentThread():返回对当前正在执行的线程对象的引用。
public long getId():返回该线程的标识符,线程 ID 是唯一的。
public final void setName(String name):改变线程名称。
public final String getName():返回该线程的名称。
public String toString():返回该线程的字符串表示形式,包括线程名称、优先级和线程组。
public void start():使该线程开始执行,Java 虚拟机调用该线程的 run 方法。

下面是一些比较重要的方法:

sleep()方法 线程睡眠#####

sleep方法作用就是让当前线程休眠,交出CPU,让CPU去执行其他的任务。当前线程是指this.currentThread()返回的线程。sleep方法使线程转到阻塞状态,当睡眠结束后,就转为可运行状态。

package com.Dan;

/**
 * Created by daniel on 17/3/27.
 */
public class 多线程博客三 {
    public static void main(String[] args) {

        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"主线程开始执行。");
        TaskThread thread1 = new TaskThread("线程-A-");
        TaskThread thread2 = new TaskThread("线程-B-");
        thread1.start();
        thread2.start();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "主线程运行结束。");
    }
}

class TaskThread extends Thread{
    private String name;

    public TaskThread(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void run() {

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "子线程运行开始。");
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println(name + "运行: " + i);
            try {
                sleep((long) Math.random() * 100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "子线程运行结束!");
    }
}

// main主线程开始执行。
// Thread-0子线程运行开始。
// Thread-1子线程运行开始。
// 线程-B-运行: 0
// main主线程运行结束。
// 线程-A-运行: 0
// 线程-B-运行: 1
// 线程-A-运行: 1
// 线程-B-运行: 2
// 线程-A-运行: 2
// 线程-B-运行: 3
// 线程-A-运行: 3
// 线程-B-运行: 4
// 线程-A-运行: 4
// Thread-1子线程运行结束。
// Thread-0子线程运行结束。

// sleep方法使当前线程休眠,交出CPU,让CPU去执行其他的任务。这里的主线程,早在子线程开始后就马上结束了。
join()线程加入#####

在当前线程中调用另一个线程的join方法,则当前线程转入阻塞状态,直到另一个进程运行结束,当前线程再由阻塞转为可运行状态。如果调用此方法时,另一个线程已经运行完毕,那就接着运行当前线程。

package com.Dan;

/**
 * Created by daniel on 17/3/27.
 */
public class ThreadJoin {
    
    public static void main(String[] args) {
        
        Thread thread = new Thread(new Runnable() { //匿名对象
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 子线程 " + i);
                }
            }
        });
        
        thread.start();
        
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            if (i == 5) {
                try {
                    thread.join(); // 此时调用Thread线程
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 主线程 " + i);
        }
    }
}

// main 主线程 0
// main 主线程 1
// main 主线程 2
// main 主线程 3
// main 主线程 4
// Thread-0 子线程 0
// Thread-0 子线程 1
// Thread-0 子线程 2
// Thread-0 子线程 3
// Thread-0 子线程 4
// Thread-0 子线程 5
// Thread-0 子线程 6
// Thread-0 子线程 7
// Thread-0 子线程 8
// Thread-0 子线程 9
// main 主线程 5
// main 主线程 6
// main 主线程 7
// main 主线程 8
// main 主线程 9
yield()线程让步#####

暂停当前正在运行的线程,把运行机会让给其它的线程。这里的暂停,并不是让线程转到阻塞或等待状态,而是返回可运行状态,等待被调度运行。需要注意的是,此时让步的线程是可运行状态,它有可能会被再次运行。

package com.Dan;

/**
 * Created by daniel on 17/3/24.
 */

public class JavaEveryDay0324 extends Thread{

    public static void main(String[] args) {
        JavaEveryDay0324 test1 = new JavaEveryDay0324();
        JavaEveryDay0324 test2 = new JavaEveryDay0324();
        test1.start();
        test2.start();
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "  1");

        yield();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "  2");
    }
}

// Thread-0  1
// Thread-1  1
// Thread-0  2
// Thread-1  2
// 线程test1在输出1后,执行yield()方法进入可运行状态,然后将CPU让给线程test2。同样线程test2运行输出1后,执行yield()方法也进入了可运行状态,将CPU又让给线程test1,线程test1继续执行,打印输出2,然后线程test2执行输出2。

// Thread-0  1
// Thread-0  2
// Thread-1  1
// Thread-1  2
// 也有可能出现这种情况,多运行几次,肯定会有的。

// Thread-0  1
// Thread-1  1
// Thread-1  2
// Thread-0  2
// 又或者是这一种。只要记住它返回的是可运行状态,不是阻塞,也不是等待。那么不同的结果就能解释清楚了。
** interrupt()线程中断信号**#####

interrupt():这里只谈中断信号,中断线程后续博客会更新。它向线程发送一个中断信号,强制结束调用该方法的线程当前状态,让线程在无限等待时(如死锁时)能抛出异常。

package com.Dan;

/**
 * Created by daniel on 17/3/27.
 */
public class ThreadInterrupt {

    public static void main(String[] args) {

        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(5000000); // 别想醒过来了
                } catch (InterruptedException e) {
                    //e.printStackTrace();
                    System.out.println("抛异常喽吆唉哈咦。");
                }
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 子线程 " + i);
                }
            }
        });

        thread.start();

        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            if (i == 2) {
                thread.interrupt(); // 终止当前线程的状态,并抛出个异常: e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "输出:" + i);
        }
    }
}

// main输出:0
// main输出:1
// 抛异常喽吆唉哈咦。
// main输出:2
// Thread-0 子线程 0
// Thread-0 子线程 1
// Thread-0 子线程 2
// Thread-0 子线程 3
// Thread-0 子线程 4
// Thread-0 子线程 5
// main输出:3
// main输出:4
// Thread-0 子线程 6
// Thread-0 子线程 7
// Thread-0 子线程 8
// Thread-0 子线程 9
// main输出:5

** wait()线程等待**#####

这里先简单介绍下wait方法,我们会在下一篇博客探讨线程同步相关知识的时候,再来探讨它。

在线程通信中,wait方法经常与notify和notifyAll方法一起使用。,他们并不是Thread类的方法,而是Object类的方法。
① wait:当达到某种状态的时候,wait方法让线程进入等待状态,让本线程休眠。线程自动释放其占有的对象锁,并等待notify。直到有其它线程调用对象的notify方法唤醒该线程,才能继续获取对象锁,继续运行。
② notify:唤醒一个正在等待当前对象锁的线程,并让它拿到对象锁。
③ notifyAll:唤醒所有正在等待前对象锁的线程。

需要注意的是:
① 在调用这3个方法的时候,当前线程必须获得这个对象的锁,也就是说这三个方法必须在synchronized(Obj){...}内部。
② 在调用notify方法后,并不会马上释放对象锁,而是在synchronized(){}执行结束的时候,自动释放锁,JVM会随机唤醒一个正在等待当前对象锁的线程,让他获得对象锁,唤醒线程。

** wait()与sleep()方法的区别**#####

① sleep方法是一个静态方法,作用在当前线程上。而wait方法是一个实例方法,并且只能在其他线程调用本实例的notify方法时被唤醒。
② wait只能在线程同步环境中被调用,会释放锁。而sleep不限制使用环境,当在一个Synchronized块中调用Sleep方法时,线程虽然休眠了,但是对象的锁并木有被释放,其他线程无法访问这个对象。
③ sleep必须捕获异常,而wait,notify和notifyAll则不需要。
④ 进入等待状态的线程能够被notify方法唤醒。sleep休眠时间到了,该线程不一定会立即执行,因为其它线程可能正在运行。
⑤ 如果你需要暂停某个线程一段特定的时间,就使用sleep方法。如果你想要实现线程间通信就使用wait方法。

** 关于 “调用yield()方法后,会选择同等优先级的线程继续执行。” 勘误**#####

看到网上有人说调用yield()方法后,会选择同等优先级或更高优先级的线程继续执行。这个观点是错误的。具体执行执行哪个线程是由JVM说了算。请看下面的例子,低优先级的也会被执行。

// 在上面方法基础上重新修改的
package com.Dan;

/**
 * Created by daniel on 17/3/24.
 */

public class JavaEveryDay0324 extends Thread{

    public static void main(String[] args) {
        JavaEveryDay0324 test3 = new JavaEveryDay0324();
        JavaEveryDay0324 test1 = new JavaEveryDay0324();
        JavaEveryDay0324 test2 = new JavaEveryDay0324();

        test3.setPriority(1);
        test2.setPriority(10);
        test1.setPriority(5);
        test3.start();
        test1.start();
        test2.start();
        System.out.println("线程1ID: "+test1.getId()+" 线程2ID: "+test2.getId()+" 线程3ID: "+test3.getId());

    }
    @Override
    public void run() {


        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            System.out.println("线程ID为"+Thread.currentThread().getId()+": " + " 的第①次打印");

            yield();
            System.out.println("线程ID为"+Thread.currentThread().getId() +": " +  " 的第②次打印");
        }
    }
}

// 线程ID为10:  的第①次打印
// 线程ID为11:  的第①次打印
// 线程ID为12:  的第①次打印
// 线程1ID: 11 线程2ID: 12 线程3ID: 10
// 线程ID为10:  的第②次打印
// 线程ID为10:  的第①次打印
// 线程ID为11:  的第②次打印
// 线程ID为11:  的第①次打印
// 线程ID为12:  的第②次打印
// 线程ID为12:  的第①次打印
// 线程ID为10:  的第②次打印
// 线程ID为10:  的第①次打印
// 线程ID为11:  的第②次打印
// 线程ID为11:  的第①次打印
// 线程ID为12:  的第②次打印
// 线程ID为12:  的第①次打印
// 线程ID为10:  的第②次打印
// 线程ID为12:  的第②次打印
// 线程ID为11:  的第②次打印

写完喽!ㄟ(▔,▔)ㄏㄟ(▔,▔)ㄏㄟ(▔,▔)ㄏ


知识重在总结和梳理,只有不断地去学习并运用,才能化为自己的东西。当你能为别人讲明白的时候,说明自己已经掌握了。

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Java中的多线程(一)多线程基础之进程、线程、并发、并行。
Java中的多线程(二)线程的创建及线程的生命周期

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