线程的调度&&线程的生命周期&&Daemon线程

迈不过友情╰ 2022-06-14 00:46 194阅读 0赞

## 线程的调度&&线程的生命周期&&Daemon线程 ##

### 线程简介 ###

#### 什么是线程 ####

**线程是现代操作系统调度的最小单元，也叫做轻量级的进程**。

在一个进程里面可以创建多个线程，这些线程都拥有各自的**计数器，堆栈和局部变量**等属性，并且可以访问**共享的内存变量**。

#### 线程与进程 ####

在引入线程的操作系统中，通常是把**进程作为资源分配的基本单位**。把**线程作为独立运行和独立调度的基本单位**。

线程与进程的区别：

*  进程间相互独立，同一进程的各个线程共享。某进程内的线程对于其他进程不可见。
 *  进程间通过[IPC通信][IPC]，线程间可以直接读取进程的内存共享变量进程通信。
 *  线程上下文切换比进程上下文切换要快的多。

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### 线程的调度 ###

#### [线程调度][Link 1]模型 ####

在计算机中，线程的调度有2中模型，分别是分时调度模型、抢占式调度模型。

*  分时调度模型：
    
    分时调度模型是指让所有的线程轮流获得CPU的使用去权，并且平均分配每个线程占用CPU的[时间片][Link 2]。
 *  抢占式调度模型：
    
    抢占式调度模式是指让可运行池中优先级高的线程优先占用CPU，而对于优先级相同的线程，随机选择一个占用CPU,当它失去CPU的使用权后，在随机选择其他线程获取CPU使用权。

**Java虚拟机默认采用抢占式调度模式**。

#### 线程的优先级 ####

线程的优先级用1~10表示。数字越大优先级越高。在`Thread`的类中提供对线程设置优先级的方法，同时还定义了3个静态常量。如下：

setPriority(int priority)：设置线程优先级
    
    MAX_PRIORITY：优先级最高级别，相当于10。
    
    MIN_PRIORITY：优先级最低级别，相当于1
    
    NORM_PRIORITY：默认优先级，相当于5

**注意**：虽然Java提供了线程优先级的设置，但是不同的操作系统对线程的优先级支持是不一样的，不能很好的和Java中的线程一一对应。所以线程的优先级用来作为程序正确性的依赖。

#### 线程休眠 ####

public static native void sleep(long mills) throws InterruptedException;

如果我们想让线程休眠，我们可以在当前线程调用`sleep(long mills)`方法，这个方法会抛出一个`InterruptedException`异常。

需要注意的是，`sleep(long mills)`是一个静态方法，只能控制当前正在运行的线程休眠，不能控制其他线程休眠，在休眠结束后，线程就会返回到就绪状态，而不是立即开始运行状态。

#### 线程让步 ####

public static native void yield();

线程让步可以通过`yield()`方法来实现，该方法和`sleep()`方法有些相似，都可以**让当前正在运行的线程暂停**，区别在于`yield()`方法**不会阻塞该线程**，只是**将线程转换成就绪状态**，让系统的调度器重新调度一次。

#### 线程插队 ####

public final void join() throws InterruptedException{
         this.join(0L);
     }
    
    public final synchronized void join(long var1) throws InterruptedException {
        long var3 = System.currentTimeMillis();
        long var5 = 0L;
        if(var1 < 0L) {
            throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
        } else {
            if(var1 == 0L) {
                while(this.isAlive()) {
                    this.wait(0L);
                }
            } else {
                while(this.isAlive()) {
                    long var7 = var1 - var5;
                    if(var7 <= 0L) {
                        break;
                    }
                    this.wait(var7);
                    var5 = System.currentTimeMillis() - var3;
                }
            }
        }
    }

在`Thread`类中提供了一个`join()`方法来实现线程插队的功能。当某个线程中调用其他线程的join()时，调用的线程将阻塞，直到被`join()`加入的线程执行完成后才会继续运行。

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### 线程的生命周期及状态 ###

线程的整个生命周期可以分为5个阶段，分别是**新建(创建)状态(New)、就绪状态(Runnable)、运行状态(Running)、阻塞状态(Blocked)、死亡状态(Dead)**。

*  **新建状态(New)**：创建线程对象后，该线程对象就处于新建状态了。
 *  **就绪状态(Runnable)**：当线程调用了start()方法后，它就进入了就绪状态。此时它只是具备了运行条件，能否获得CPU的使用权开始运行，还需要等待系统的调度。
 *  **运行状态(Running)**：处于就绪状态的线程获取CPU的使用权，开始执行`run()`方法，则该线程处于运行状态。当使用完CPU的使用权(时间片)时，系统会剥夺该线程占用的CPU资源，让其他线程获得机会。这时**失去CPU的使用权的线程由运行状态变为就绪状态**。
 *  **阻塞状态(Blocked)**：一个正在运行的线程，在某些特殊情况下（下面列举），会放弃CPU的使用权，进入阻塞状态。线程进入阻塞状态后，就不能进入排队队列。**只有当引起阻塞的原因被消除后，线程才可以转入就绪状态**。
    
    下面列举下线程由运行状态转换到阻塞状态的原因。以及如何从阻塞状态转为就绪状态：
    
     *  当线程试图获取某个对象的同步锁时，如果该锁被其他线程锁持有，则当前线程就会进入阻塞状态，如果想从阻塞状态进入就绪状态必须获取到其他线程所持有的锁。
     *  当线程调用了一个阻塞式的IO方法时，该线程就会进入阻塞状态，如果想进入就绪状态就必须要等到这个阻塞的IO方法返回。
     *  当线程调用`wait()`方法时，也会使线程进入阻塞状态，如果想进入就绪状态就需要使用`notify()`方法唤醒该线程。
     *  当线程调用了Thread的`sleep()`方法时，也会进入阻塞状态，当时间设置休眠的时间到了，该线程就会进入就绪状态。
     *  当在一个线程中调用了另外一个线程的join()方法时，会使当前线程进入阻塞状态，在这种情况下，需要等到新加入的线程运行结束后才会结束阻塞状态，进入就绪状态。

注意：**线程进入阻塞状态后，需要进入就绪状态，等待排队，才能到运行状态**。

*  **死亡状态(Dead)**：当线程的`run()`方法正常执行完，或者线程抛出未捕获的异常或错误，线程进入死亡状态。一旦进入死亡状态，线程将不再有运行的资格。

线程的生命周期图：

![image][]

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### 守护线程(Daemon线程) ###

Daemon线程是一种支持型线程，因为它主要被用作程序中后台调度以及支持性工作。当一个Java虚拟机中不存在飞Daemon的时候，Java虚拟机将会退出。

public final void setDaemon(boolean var1) {
        this.checkAccess();
        if(this.isAlive()) {
            throw new IllegalThreadStateException();
        } else {
            this.daemon = var1;
        }
    }

注意：**Daemon属性需要在启动之前设置，不能再启动之后设置**。

在start()方法之后，设置setDaemon()会报错，如：

at java.lang.Thread.setDaemon(Thread.java:1356)
        at com.example.DaemonDemo.main(DaemonDemo.java:25)
        at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
        at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
        at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
        at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
        at com.intellij.rt.execution.application.AppMain.main(AppMain.java:147)

在构建Daemon线程时，不能依靠finally块中的内容来确保执行关闭或清理资源的逻辑，因为Java虚拟机退出时，**Daemon线程中的finally块不一定执行**。看下面例子：

public class DaemonDemo { 
    
        public static void main(String[] args) {
            ThreadA thread1 = new ThreadA();
            thread1.setName("thread1");
            thread1.setDaemon(true);
            thread1.start();
            try {
                Thread.sleep(5);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "： 执行结束");
            }
        }
    
    
        public static class ThreadA extends Thread { 
    
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(getName() + ": 开始执行run()方法");
                try {
                    sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    System.out.println(getName() + ": 执行结束");
                }
            }
        }
    }

最终结果打印：

thread1:  开始执行run()方法
    main： 执行结束

在main线程结束后，Java虚拟机退出了，Daemon线程的finally语句没有执行。

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[IPC]: http://baike.baidu.com/link?url=quzks7Os3M53dBOOa1_lz9sJDCYKe63pT_n8Gr_dGMabxO_Reu6vkABRaHFyYFX8XgZTf-aHEVOITFZy0F6STQZm8EcDYVM21VNufmA4_hS
[Link 1]: http://baike.baidu.com/item/%E7%BA%BF%E7%A8%8B%E8%B0%83%E5%BA%A6/10226112
[Link 2]: http://baike.baidu.com/item/%E6%97%B6%E9%97%B4%E7%89%87
[image]: http://oe9ggtbcb.bkt.clouddn.com/%E7%BA%BF%E7%A8%8B%E7%9A%84%E7%94%9F%E5%91%BD%E5%91%A8%E6%9C%9F.png