Thread API详解

桃扇骨 2022-10-31 10:58 82阅读 0赞

# 构造方法 #

Thread类提供了丰富的构造方法，具体如下：

Thread()
    Thread(Runnable target)
    Thread(Runnable target, String name)
    Thread(String name)
    Thread(ThreadGroup group, Runnable target)
    Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name)
    Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name, long stackSize)
    Thread(ThreadGroup group, String name)

## 线程的命名 ##

下面几个构造方法中都有一个name参数来指定线程的名字：

Thread(Runnable target, String name)
    Thread(String name)
    Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name)
    Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name, long stackSize)
    Thread(ThreadGroup group, String name)

那么，如果没有为线程指定名字，线程的名字是怎么命名的呢？

查看Thread类默认构造方法的源码：

public Thread() { 
        init(null, null, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
    }
    
    private static int threadInitNumber;
    private static synchronized int nextThreadNum() { 
        return threadInitNumber++;
    }

从源码可得知，如果没有为线程指定名字，线程的名字以`Thread-`开头，后面加一个从0开始自增的数字。

在线程启动之前还可以使用setName()对线程的名字进行修改。

## 线程的父子关系 ##

Thread所有的构造方法都会调用一个init()方法，其源码片段如下：

...
    Thread parent = currentThread(); // 当前线程为父线程
    ...

从源码可以得出以下结论：

*  每个线程都有一个父线程。
 *  子线程由父线程创建。
 *  如果没有指定父线程，父线程一般都是main线程。

## Thread与ThreadGroup ##

Thread的init()方法，有这么一个源码片段：

SecurityManager security = System.getSecurityManager();
    if (g == null) { 
        if (security != null) { 
            g = security.getThreadGroup();
        }
    
        if (g == null) { 
            g = parent.getThreadGroup();
        }
    }
    
    ... ...
    this.group = g;
    this.daemon = parent.isDaemon();
    this.priority = parent.getPriority();

在默认构造方法中，子线程会与父线程有一样的ThreadGroup，一样的优先级，一样的daemon。

main线程所在的ThreadGroup的名称为main。

## Thread与虚拟机栈 ##

Thread的构造方法中有个参数stackSize，这个参数可以指定线程对应的虚拟机栈大小，与在java程序启动时，指定-Xss参数效果一致。

下面一段代码演示Thread构造方法中stackSize的作用：

package com.morris.concurrent.thread.api;
    
    public class StackSizeDemo { 
    
        public static void main(String[] args) { 
    
            Runnable r = new Runnable() { 
                @Override
                public void run() { 
                    recurse(0);
                }
    
                private void recurse(int i) { 
                    System.out.println(i);
                    recurse(i + 1);
                }
            };
    
            // Thread t = new Thread(null, r, "Thread-StackSizeDemo", 10 * 1024 * 1024); // 18370
            // Thread t = new Thread(null, r, "Thread-StackSizeDemo", 10 * 1000 * 1000); // 186899
    
            // -Xss1m->18373
            // -Xss10m->186898
            Thread t = new Thread(null, r, "Thread-StackSizeDemo");
            t.start();
        }
    }

从运行结果可以发现：

*  stackSize与-Xss效果一致。
 *  stackSize越大，递归调用的深度就越大，栈中可容纳的栈帧就越多。栈的容量就变大了，可创建的最大线程数量就会变少。
 *  当栈的空间不足时，会发生StackOverflowError异常。

# 成员方法 #

## setPriority() ##

setPriority设置线程的优先级，级别为1-10，默认为5，数字越大，优先级越高，设置了也不一定有效果。

package com.morris.concurrent.thread.api;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    public class PriorityDemo { 
    
        public static void main(String[] args) { 
    
            Thread t1 = new Thread(() -> { 
                while (true) { 
                    try { 
                        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) { 
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("T1");
                }
            });
            Thread t2 = new Thread(() -> { 
                while (true) { 
                    try { 
                        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) { 
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("T2");
                }
            });
            t1.setPriority(10);
            t2.setPriority(1);
            t1.start();
            t2.start();
    
        }
    }

## join() ##

A线程调用B线程的join方法，那么A线程会阻塞等到B线程执行完才会继续往下走。

package com.morris.concurrent.thread.api;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    public class JoinDemo { 
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 
    
            Thread t = new Thread(()->{ 
                try { 
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
                    System.out.println("t thread is exit.");
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
            });
    
            t.start();
            t.join();
    
            System.out.println("main thread is exit.");
        }
    }

查看join方法的源码，发现join底层是使用的wait方法：

public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException { 
        long base = System.currentTimeMillis();
        long now = 0;
    
        if (millis < 0) { 
            throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
        }
    
        if (millis == 0) { 
            while (isAlive()) { 
                wait(0);
            }
        } else { 
            while (isAlive()) { 
                long delay = millis - now;
                if (delay <= 0) { 
                    break;
                }
                wait(delay);
                now = System.currentTimeMillis() - base;
            }
        }
    }

## 守护线程 ##

setDaemon()可以设置线程是否为守护线程，默认为false。

package com.morris.concurrent.thread.api;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /** * 守护线程的使用 */
    public class DaemonDemo { 
    
        public static void main(String[] args) { 
    
            Thread t = new Thread(()->{ 
                try { 
                    System.out.println("daemon thread run begin...");
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
                    System.out.println("daemon thread run end.");
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace();
                } finally { 
                    System.out.println("daemon thread finally block.");
                }
            });
            t.setDaemon(true);
            t.start();
    		TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        }
    }

> 守护线程会随着运行它的线程一起死亡，如果守护线程没执行完的话，finally代码块不会执行，如果要释放资源的话，这个线程不适宜设置为守护线程。

## 给程序注入钩子程序 ##

可以给应用程序注入钩子程序，在应用关闭时执行一些逻辑。

package com.morris.concurrent.thread.api;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /** * 给应用程序注入钩子程序 * 在应用关闭时执行一些逻辑 */
    public class HookDemo { 
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 
            Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> { 
                System.out.println("i am a hook thread, begin task");
                try { 
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("i am a hook thread, end task");
            }));
    
            for (int i = 0; i < 100; i++) { 
                System.out.println("I am working...");
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            }
        }
    }

在Linux下kill应用程序时候，钩子程序会执行（kill -9强制杀死的不会执行）。

## ThreadGroup ##

可以将线程放入一个ThreadGroup，方便管理，如果不显示的指定ThreadGroup，默认与父线程在同一个ThreadGroup中。

package com.morris.concurrent.thread.api;
    
    import java.util.Arrays;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /** * 演示ThreadGroup的使用 */
    public class ThreadGroupDemo { 
    
        public static void main(String[] args) { 
    
            // parent ThreadGroup is main
            ThreadGroup tg1 = new ThreadGroup("tg1");
            new Thread(tg1, () -> { 
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "->" + Thread.currentThread().getThreadGroup());
                try { 
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
            }, "t1").start();
    
            // parent ThreadGroup is tg1
            ThreadGroup tg2 = new ThreadGroup(tg1, "tg2");
            new Thread(tg2, () -> { 
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "->" + Thread.currentThread().getThreadGroup());
                try { 
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
            }, "t2").start();
    
            ThreadGroup mainThreadGroup = Thread.currentThread().getThreadGroup();
            Thread[] threads = new Thread[mainThreadGroup.activeCount()];
    
            //mainThreadGroup.enumerate(threads, true); // 递归subgroup
            mainThreadGroup.enumerate(threads, false); // 不递归
    
            Arrays.asList(threads).forEach(System.out::println);
    
            // 中断所有线程，包括subgroup
            mainThreadGroup.interrupt();
        }
    }

# 静态方法 #

## sleep() ##

sleep()方法会使当期线程进入指定毫秒数的休眠状态，注意此方法不会释放锁的所有权。

package com.morris.concurrent.thread.api;
    
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /** * 演示Thread.sleep()方法 */
    public class SleepDemo { 
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 
    
            Thread.sleep(1000); // 休眠1s
    
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1); // 休眠1s
        }
    }

可以使用TimeUnit工具类代替sleep()，省去时间单位的换算。

wait()与sleep()的区别：

*  wait()是Object类的方法，sleep()是Thread类的方法。
 *  sleep()不会释放锁，而wait()需要释放锁。
 *  wait()方法执行前需要持有锁，而sleep()不需要。
 *  sleep()到时会自动唤醒，而wait()需要notify()/notifyAll()来唤醒（wait(time)方法除外）。

## yeild() ##

yield()会放弃cpu的执行权，使得当前线程进入就绪状态。

package com.morris.concurrent.thread.api;
    
    import java.util.stream.IntStream;
    
    /** * 演示Thread.yield()方法 */
    public class YieldDemo { 
    
        public static void main(String[] args) { 
            IntStream.rangeClosed(1, 2).mapToObj(YieldDemo::createThread).forEach(Thread::start);
        }
    
        public static Thread createThread(int index) { 
            return new Thread(()->{ 
                if(1 == index) { 
                    Thread.yield(); // 注释这一行可能会出现不同的结果
                }
                System.out.println(index);
            });
        }
    }