【千行代码，bug无处藏】Java多线程技能

清疚 2021-07-24 23:16 188阅读 0赞

## 并发历史 ##

在没有操作系统的时候，一台计算机只执行一个程序，在那个时候，对珍贵的计算机资源来说是一种浪费

为了提高资源利用率（比如在等待输入的时候，可以执行其他程序），为了提高公平性（不同用户和程序对计算机上的资源有平等的使用权），为了提高便利性（实现多个任务的时候，可以通过多个程序，而不用一个程序实现多个任务）计算机加入了操作系统

同样，相同的原因，线程诞生了。线程可以共享进程的资源。

## 线程优势 ##

发挥多处理器的强大功能

随着技术的发展，多处理器系统越来越普及。在一个双处理器系统上，如果只用一个线程，那么无疑浪费了资源。  
**线程状态**

*  新建（New）：创建后尚未启动的线程
 *  运行（Runanle）：包括了操作系统线程中的Running和Ready，处于此状态的线程可能正在执行或者等待cpu分配时间片
 *  无限期等待（Waiting）：等待被其他线程显式唤醒，执行wait或者join方法或者LockSupport的park方法
 *  限期等待（Timed Waiting）：一定时间后会由系统自动唤醒
 *  阻塞（Blocked）：等待获取到一个排它锁
 *  结束（Terminated）：线程执行结束

## 多线程编程的两种方式 ##

**继承Thread**  
**实现Runnable接口**  
通过继承Thread  
代码的执行顺序与代码的顺序无关

public class T1 {
    	public static void main(String[] args) {
    		MyThread myThread=new MyThread();
    		myThread.start();
    		System.out.println("代码的执行结果与代码的顺序无关");
    	}
    }
    class MyThread extends Thread
    {
    	public void run()
    	{
    		System.out.println("创建的线程");
    	}
    }

如果直接执行run方法是同步（主线程调用），start方法是让系统来找一个时间来调用run方法（子线程调用），

public class T1 {
    	public static void main(String[] args) {
    		MyThread myThread=new MyThread();
    		myThread.run();
    		System.out.println("如果是直接执行run方法，肯定是按代码顺序执行的，因为是通过主线程调用的");
    	}
    }
    class MyThread extends Thread
    {
    	public void run()
    	{
    		System.out.println("创建的线程");
    	}
    }

## 通过实现Runnable接口 ##

比继承Thread的方式更有优势  
java不能多继承，所以如果线程类已经有一个父类，那么无法再继承Thread类

public class MyRunnable implements Runnable {
    	@Override
    	public void run() {
    		System.out.println("运行中!");
    	}
    }
    public class Run {
    
    	public static void main(String[] args) {
    		Runnable runnable=new MyRunnable();
    		Thread thread=new Thread(runnable);
    		thread.start();
    		System.out.println("运行结束!");
    	}
    
    }

## 线程数据非共享 ##

public static void main(String[] args) {
    			MyThread a = new MyThread("A");
    			MyThread b = new MyThread("B");
    			MyThread c = new MyThread("C");
    			a.start();
    			b.start();
    			c.start();
    		}//加入Java开发交流君样：756584822一起吹水聊天
    		
    class MyThread extends Thread {
    
    	private int count = 5;
    
    	public MyThread(String name) {
    		super();
    		this.setName(name);
    	}
    
    	@Override
    	public void run() {
    		super.run();
    		while (count > 0) {
    			count--;
    			System.out.println("由 " + this.currentThread().getName()
    					+ " 计算，count=" + count);
    		}
    	}//加入Java开发交流君样：756584822一起吹水聊天
    }

这里的i并不共享，每一个线程维护自己的i变量

## 线程数据共享 ##

public static void main(String[] args) {
    	MyThread mythread=new MyThread();
        //线程a b c启动的时候，执行的是myThread的方法，此时数据共享
    	Thread a=new Thread(mythread,"A");
    	Thread b=new Thread(mythread,"B");
    	Thread c=new Thread(mythread,"C");
    
    	a.start();
    	b.start();
    	c.start();
    
    }

由于i++不是原子操作（先获取i的值，让后再加一，再把结果赋给i），所以输出的值会有重复的情况，比如4 4 2

synchronized关键字让i++同步执行
     public synchronized void run() {
    		super.run();
    			count--;
    			System.out.println("由 "+this.currentThread().getName()+" 计算，count="+count);//输出的一定是4 3 2
    	}

synchronized 关键字，给方法加上锁，多个线程尝试拿到锁，拿到锁的线程执行方法，拿不到的不断的尝试拿到锁

## Thread方法 ##

*  currentThread（），获得当前线程
 *  isLive() 线程是否活跃状态（启动还未运行或者启动了正在运行即为活跃状态）
 *  sleep()方法，让线程休眠
 *  getId()方法 获得该线程的唯一标识
 *  suspeend（）方法，让线程暂停（已报废）
 *  ressume（）方法，让线程恢复（已报废）
 *  stop（）方法，让线程终止（已报废）
 *  停止线程的方法
 *  线程自己执行完后自动终止
 *  stop强制终止，不安全
 *  使用interrupt方法
 *  interrupt方法

线程对象有一个boolean变量代表是否有中断请求，interrupt方法将线程的中断状态设置会true，但是并没有立刻终止线程，就像告诉你儿子要好好学习一样，但是你儿子怎么样关键看的是你儿子。

public static void main(String[] args) {
    		try {
    			MyThread thread = new MyThread();
    			thread.start();
    			Thread.sleep(200);
    			thread.interrupt();
    		} catch (InterruptedException e) {
    			System.out.println("main catch");
    			e.printStackTrace();
    		}
    		System.out.println("end!");
    	}//加入Java开发交流君样：756584822一起吹水聊天
    	class MyThread extends Thread {
    		@Override
    		public void run() {
    			super.run();
    			for (int i = 0; i < 500000; i++) {
    				System.out.println("i=" + (i + 1));
    			}
    		}
    	}

上面的代码虽然执行了interrupt方法，但是并没有中断run方法里面的程序，并且run方法全部执行完,也就是一直执行到500000

## 判断线程是否中断 ##

*  interrupted方法判断当前线程是否中断，清除中断标志
 *  isInterrupt 方法判断线程是否中断，不清除中断标志

**interrupted方法**

public class MyThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            super.run();
            for (int i = 0; i < 500000; i++) {
                System.out.println("i=" + (i + 1));
            }
        }
    }
    public class Run {
        public static void main(String[] args) {
            try {
                MyThread thread = new MyThread();
                thread.start();
                Thread.sleep(1000);
                thread.interrupt();
                //Thread.currentThread().interrupt();
                System.out.println("是否停止1？="+thread.interrupted());//false
                System.out.println("是否停止2？="+thread.interrupted());//false main线程没有被中断!!!
    　　　　　　//......
    这里thread线程执行了interrupt方法，按到里thread的中断状态应该为true，但是因为interrupted方法判断的是当前线程的中断状态，也就是main线程（main线程执行thread.interrupted方法），所以他的中断状态是false
    public class Run {
        public static void main(String[] args) {
            try {//加入Java开发交流君样：756584822一起吹水聊天
                Thread.currentThread().interrupt();
                System.out.println("是否停止1？="+Thread.interrupted());//true
                System.out.println("是否停止2？="+Thread.interrupted());//false 
    　　　　　　//......

主线程执行interrupt方法，第一次执行interrupted方法的时候，中断状态为true，但是interrupted方法有清除中断标志的作用，所以再执行的时候输出的是false

**isInterrupt方法**

public static void main(String[] args) {
    		MyThread thread=new MyThread();
    		thread.start();
    		thread.interrupt();
    		System.out.println(thread.isInterrupted());//true
    		System.out.println(thread.isInterrupted());//true
    	}

这里也有判断线程中断的作用，而判断的是他的调用者的中断状态，而且没有清除中断标志的作用，所以两次都是true  
停止线程  
在上面的代码中，我们虽然执行了interrupt方法，但是并没有中断进程，那么我们如果来中断呢？我们可以在run方法中进行判断，判断中断状态，状态为true，那么就停止run方法。

import exthread.MyThread;
    
    import exthread.MyThread;
    
    public class Run {
    
    	public static void main(String[] args) {
    		try {
    			MyThread thread = new MyThread();
    			thread.start();
    			Thread.sleep(2000);
    			thread.interrupt();
    		} catch (InterruptedException e) {
    			System.out.println("main catch");
    			e.printStackTrace();
    		}//加入Java开发交流君样：756584822一起吹水聊天
    		System.out.println("end!");
    	}
    
    }
    
    public class MyThread extends Thread {
    	@Override
    	public void run() {
    		super.run();
    		for (int i = 0; i < 500000; i++) {
    			if (this.interrupted()) {
    				System.out.println("已经是停止状态了!我要退出了!");
    				break;
    			}
    			System.out.println("i=" + (i + 1));
    		}
    		System.out.println("666");
    	}
    }

还有一个问题，我们要中断进程，通过上面的的操作我们终止了for循环，但是后面的输出666仍然执行，这并不是我们想要的中断。于是我们可以顺便抛出异常，然后直接捕获，这样的话后面的代码就不执行了。

**异常法停止线程**

public class MyThread extends Thread {
    	@Override
    	public void run() {
    		super.run();
    		try {
    			for (int i = 0; i < 500000; i++) {
    				if (this.interrupted()) {
    					System.out.println("已经是停止状态了!我要退出了!");
    					throw new InterruptedException();
    				}
    				System.out.println("i=" + (i + 1));
    			}//加入Java开发交流君样：756584822一起吹水聊天
    			System.out.println("我在for下面");
    		} catch (InterruptedException e) {
    			System.out.println("进MyThread.java类run方法中的catch了！");
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    }

当然我们也可以直接return,但是抛出异常比较好，因为后面可以继续将异常抛出，让线程中断事件得到传播

**return 停止线程**

for (int i = 0; i < 500000; i++) {
    				if (this.interrupted()) {
    					System.out.println("已经是停止状态了!我要退出了!");
    					return;
    				}
    				System.out.println("i=" + (i + 1));
    			}

**sleep与interrupt**

中断状态，进入sleep抛出异常  
睡眠进入中断状态，抛出异常

public static void main(String[] args) {
    		try {//加入Java开发交流君样：756584822一起吹水聊天
    			MyThread thread = new MyThread();
    			thread.start();
    			Thread.sleep(200);
    			thread.interrupt();
    		} catch (InterruptedException e) {
    			System.out.println("main catch");
    			e.printStackTrace();
    		}
    		System.out.println("end!");
    	}
    }
    	class MyThread extends Thread {
    		@Override
    		public void run() {
    			super.run();
    			try {
    				System.out.println("run begin");
    				Thread.sleep(200000);
    				System.out.println("run end");
    			} catch (InterruptedException e) {
    				System.out.println("在沉睡中被停止!进入catch!"+this.isInterrupted());
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    	}*/

## 暂停线程 ##

suspend (作废)会让同步方法直接锁住
    public static void main(String[] args) {
    		try {
    			final SynchronizedObject object = new SynchronizedObject();
    
    			Thread thread1 = new Thread() {
    				@Override
    				public void run() {
    					object.printString();
    				}
    			};
    //加入Java开发交流君样：756584822一起吹水聊天
    			thread1.setName("a");
    			thread1.start();
    
    			Thread.sleep(1000);
    
    			Thread thread2 = new Thread() {
    				@Override
    				public void run() {
    					System.out
    							.println("thread2启动了，但进入不了printString()方法！只打印1个begin");
    					System.out
    							.println("因为printString()方法被a线程锁定并且永远的suspend暂停了！");
    					object.printString();
    				}
    			};
    			thread2.start();
    		} catch (InterruptedException e) {
    			// TODO Auto-generated catch block
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    
    }
    	class SynchronizedObject {
    
    		synchronized public void printString() {
    			System.out.println("begin");
    			if (Thread.currentThread().getName().equals("a")) {
    				System.out.println("a线程永远 suspend了！");
    				Thread.currentThread().suspend();
    			}
    			System.out.println("end");
    		}
    
    	}

当thread1执行了suspend方法后，printString方法直接就被锁住了，也就是thread1把这个锁占住了，但是却不工作

public void println(String x) {
            synchronized (this) {
                print(x);
                newLine();
            }//加入Java开发交流君样：756584822一起吹水聊天
        }

用System.out.println() 方法替换pringString方法同样也会锁住，因为这个方法也加锁了，当thread1暂停之后，同样占住了这个锁

**yield方法**

放弃当前cpu资源，让其他任务去占用，但是什么时候放弃不知道，因为放弃后，可能又开始获得时间片

**线程优先级**

cpu先执行优先级高的线程的对象任务， setPriority方法可以设置线程的优先级  
线程优先级具有继承性，也就是说A线程启动B线程，二者优先级一样，同样main主线程启动线程A，main和A的优先级也是一样的

public static void main(String[] args) {
    		System.out.println("main thread begin priority="
    				+ Thread.currentThread().getPriority());
    		Thread.currentThread().setPriority(6);
    		System.out.println("main thread end   priority="
    				+ Thread.currentThread().getPriority());
    		MyThread1 thread1 = new MyThread1();
    		thread1.start();
    	}
    
    
    	class MyThread1 extends Thread {
    		@Override
    		public void run() {
    			System.out.println("MyThread1 run priority=" + this.getPriority());
    			MyThread2 thread2 = new MyThread2();
    			thread2.start();
    		}
    	}

**优先级特性**

*  规则性，cpu尽量将资源给优先级高的
 *  随机性，优先级较高的不一定先执行完run方法

**守护线程**

*  线程有两种一种是用户线程，一种是守护线程
 *  垃圾回收线程是典型的守护线程，当jvm中还有非守护线程，守护线程就一直还在，知道非守护线程不存在了，守护线程才销毁

## 总结 ##

**线程提高了资源利用率**

线程的实现可以通过继承Thread类，也可以通过实Runnable接口  
线程中断方式有3种，常用的是interrupt方法，该方法并没有立即中断线程，只是做了一个中断标志

*  interrupted和isInterrupt两种方法都可以查看线程中断状态，第一种查看的是当前线程的中断状态，第二种查看的该方法调用者的中断状态
 *  interrupted方法会清除中断状态，isInterrupt不会清除中断状态
 *  interrupt方法没有真正中断线程，所以可以在run方法里面判断中断状态，然后通过抛出异常或者return来中断线程

当线中断状态为true，再进入sleep会抛出异常，反之一样，sleep状态执行interrupt方法，同样会抛出异常

## 线程暂停容易将锁占住 ##

*  线程具有优先级，可以通过方法设置线程优先级，cpu会将资源尽量给优先级高的线程，但是当优先级差别不大的时候，优先级高的不一定先执行完run方法
 *  线程有两种，一种用户线程，一种守护线程，直到用户线程都销毁，守护线程才销毁

我觉得分享是一种精神，分享是我的乐趣所在，不是说我觉得我讲得一定是对的，我讲得可能很多是不对的，但是我希望我讲的东西是我人生的体验和思考，是给很多人反思，也许给你一秒钟、半秒钟，哪怕说一句话有点道理，引发自己内心的感触，这就是我最大的价值。（这是我喜欢的一句话，也是我写博客的初衷）

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[image]: /images/20210724/1247f576b14447638aa80c461571ce48.png
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