第二章 java并行程序基础

2.1 线程必须要知道的事

进程：是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。

线程：是轻量级进程，是程序执行的最小单位。

一个线程的生命周期

线程生命周期

2.2初始线程

2.2.1 新建线程

Thread t1 = new Thread();

t1.start();

线程Thread，有一个方法run()方法。start()方法就会新建一个线程并让这个线程执行run()方法。

Thread t1 = new Thread();

t1.run();

以上代码不能新建一个线程，而是在当前线程中调用run()方法，只是一个普通的方法调用。

Thread t1 = new Thread(){
       @Override
       public void run(){
           System.out.println("hello ,I am t1");
       }
   };
t1.start();

上述代码使用了内部匿名类，重写了run()方法；也可以使用Runnable接口来实现同样的操作。

public interface Runnable(){
       public abstract void run();
}

Thread类中的构造方法：

public Thread（Runnable target）

它传入一个Runnable接口的实例，在start()方法调用时，新的线程就会执行Runnable.run()方法，默认的Thread.run()方法如下：

public void run(){
        if(target != null){
        target.run();
    }
}

具体实现如下：

public class CreateThread implements Runnable{
    public static void main(String args[]){
        Thread t1 = new Thread(new CreateThread());
        t1.start();
    }

    @Override
    public void run(){
        System.out.println("i am run");
    }
}

2.2.2 终止线程

不要随便使用stop()方法来终止一个线程。
原因：stop()方法会直接终止线程，并立即释放这个线程所持有的锁，而锁恰恰是用来维护对象的一致性的。
例如：写线程写入数据写到一半，强行stop(),那么对象就会被写坏，但由于锁已经释放，其他读线程就会读出错误的数据。

我们可以使线程在合适的地方退出

public class ChangeObjectThread extends Thread {
    volatile boolean stopme = false;
    
    public void stopme(){
        stopme = true;
    }
    
    public void run(){
        while(true){
            //判断线程是否退出，在此阶段退出
            if(stopme){
                System.out.println("exit by stop me");
                break;
            }
            //修改对象数据
            synchronized (u){
                u.setId();
                u.setName();
            }
            Thread.yield();
        }
    }
}

上述代码标记了一个变量stopme，用于指示线程是否需要退出。使用这种退出方式，线程就没有机会在写坏数据了，因为它总是在一个合适的时间终止进程。

2.2.3 线程中断

线程中断不会使线程立即退出，而是给线程发一个通知，告知目标线程，至于何时退出，则由线程自己选择一个合适的时间。
3个线程中断有关的方法

public void Thread.interrupt()        //中断线程
public boolean Thread.isInterrupted()         //判断线程是否中断
public static boolean Thread.interrupted()           //判断是否被中断，并判断当前中断状态

中断示例：

public class Test  {
    public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(){
          public void run(){
              while(true){
                  //判断线程是否中断
                  if(Thread.currentThread().isInterrupted()){
                      System.out.println("Interrupted!");
                      break;
                  }
                  Thread.yield();
              }
          }
        };
        t1.start();
        Thread.sleep(2000);
        t1.interrupt();
    }
}

2.2.4 等待（wait）和通知（notify）

wait()方法和notify方法是在Object类中的，意味这任何类都可以调用这两个方法。
这两个方法的声明如下：

public final void wait() throws InterruptedException
public final native void notify()

在线程中，如果调用了obj.wait()方法，线程就会停止执行，进入一个等待队列，直到其他线程调用了obj.notify()方法，从等待队列中随机选择一个线程唤醒。
Object.wait()必须包含在对应的synchronized语句中，无论是wait()还是notify()都必须获得目标对象的监视器。

wait和notify的工作流程

一个小实例：

package chapter2;

public class SimpleWN {
    final static Object object = new Object();
    public static class T1 extends Thread{
        public void run(){
            {
                synchronized (object){
                    System.out.println(System.currentTimeMillis()+":T1 start!");
                    try {
                        System.out.println(System.currentTimeMillis()+":T1 wait for object");
                        object.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(System.currentTimeMillis()+":T1 end!");
                }
            }
        }
    }

    public static class T2 extends Thread{
        public void run(){
            synchronized (object){
                System.out.println(System.currentTimeMillis()+":T2 start,notify one thread");
                object.notify();
                System.out.println(System.currentTimeMillis()+":T2 end");
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String args[]){
        Thread t1 = new T1();
        Thread t2 = new T2();
        t1.start();
        t2.start();
    }
}
运行结果

2.2.5 挂起（suspend）和继续执行（resume）

现已被标注为废弃方法，不推荐使用。
原因：suspend方法在导致线程暂停的同时，不会释放任何锁资源，使得其他需要访问此资源的线程都无法正常运行。

2.2.6 等待线程结束（join）和谦让（yeild）

一个线程的输入可能非常依赖于另一个或多个线程的输出，这时就要用到join()。
join的两个方法：

public final void join() throws InterruptedException
public final synchronized void join(long mills) throws InterruptedException

其中第一个方法表示无限等待，会一直阻塞当前线程，直到目标线程执行完毕。
第二个方法给出了一个最大等待时间，如果超出时间，那么线程将不再等待。
一个小实例：

package chapter2;

public class JoinMain {
    public volatile static int i = 0;
    public static class AddThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            for(i = 0;i < 100000000; i++);
        }
    }
    
    public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
        AddThread at = new AddThread();
        at.start();
        at.join();
        System.out.println(i);
    }
}

在执行at.join后，i总是等于100000000，说明主线程等待at线程执行完成后，再继续执行。

2.3 volatile关键字

volatile声明一个变量，就等于告诉了虚拟机，这个变量极有可能会被某些程序或线程修改。
根据编译器的优化规则，如果不使用volatile关键字，那么变量修改后，其他线程可能并不会通知到。

2.4 线程组

在一个系统中，可以将相同功能的线程放置在同一个线程组中。
一个小实例：

package chapter2;

public class ThreadGroupName implements Runnable{
    public static void main(String args[]){
        ThreadGroup tg = new ThreadGroup("PrintGroup");
        Thread t1 = new Thread (tg,new ThreadGroupName(),"T1");
        Thread t2 = new Thread (tg,new ThreadGroupName(),"T2");
        t1.start();
        t2.start();
        //获得当前组活动线程总数
        System.out.println(tg.activeCount());
        tg.list();
    }

    @Override
    public void run() {
        String groupAndName = Thread.currentThread().getThreadGroup().getName()+"-"+Thread.currentThread().getName();
        while(true){
            System.out.println("I am "+groupAndName);
            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
运行结果

2.5 守护线程（Daemon）

守护线程提供一些系统性的服务，比如垃圾回收器线程和JIT线程。当用户线程全部结束，只有守护线程时，应用程序应该结束，此时java虚拟机将会退出。
一个小实例:

package chapter2;

public class DaemonDemo {
    public static class DaemonT extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            while(true){
                System.out.println("I am alive");
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
        Thread t = new DaemonT();
        t.setDaemon(true);//设置t为守护线程
        t.start();

        Thread.sleep(3000);
    }
}

当主线程mian休眠3秒后退出时，t也退出了。

2.6 线程优先级

在java中，使用1到10表示线程优先级。一般可以使用三个内置静态变量表示

public final static int MIN_PRIORITY = 1;
public final static int NORM_PRIORITY = 5;
public final static int MAX_PRIORITY = 10;

数字越大，优先级越高
通过setPriority（）方法来设定线程的优先级。

2.7 synchronized关键字

关键字synchronized的作用是实现线程间的同步。它的工作是对同步代码的加锁，使得每一次只能有一个线程进入同步块，从而保证线程间的安全。
synchronized的各种用法：
指定对象加锁：进入同步代码前要获得给定对象的锁。
直接作用于实例方法：进入同步代码前获得当前实例的锁。
直接作用于静态方法：进入同步代码前要获得当前类的锁。

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