【Java系列】详解多线程（二）——Thread类及常见方法（下篇）

╰半夏微凉° 2024-04-27 07:09 76阅读 0赞

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#### 目录 ####

*  一、启动一个线程-start()方法
 *  二、终止一个线程（重点）
 *   *   *  lambda变量捕获
 *  三、等待一个线程-join()
 *  四、获取当前对象的引用
 *  五、休眠当前线程

## 一、启动一个线程-start()方法 ##

在操作系统中创建线程时，通常会同时创建相应的PCB并将其加入到线程管理的数据结构中，比如线程链表或线程队列（此步骤是由操作系统内核来完成的）。

> **`调用 start 方法, 才真的在操作系统的底层创建出一个线程`。**  
> **`解释：`start 方法会通过调用`系统API`向操作系统请求创建一个新的线程，并分配相应的资源。这个请求将由操作系统内核处理，内核将为线程分配所需的资源。`至于线程什么时候创建完成是由操作系统内核说了算的`。**  
> **一旦操作系统内核完成资源的分配和初始化，线程就被创建出来了。此时，操作系统会将线程状态设置为就绪状态，表示该线程已经准备好被调度执行。线程调度器将在适当的时机选择一个就绪的线程，并将其分配给可用的CPU核心来执行。`调用start方法是在操作系统底层创建一个线程的触发点。`**

> **另外，start方法的执行是在一瞬间就被执行完成的。因为start方法这是负责向操作系统中请求创建出一个线程，start方法执行完成之后，代码就会立即执行start方法后续的代码逻辑。**

## 二、终止一个线程（重点） ##

我们知道，run方法执行完毕之后线程就结束了。这里我们说的终止线程就是想办法让run方法快速执行完毕（正常情况下run方法没有执行完的话线程是不会突然就结束了的，除非是特别极端的特殊情况，比如拔电源）。

> **（`方式一`）手动设置标志位：**  
> **我们可以通过手动设定标志位的方式来让run方法快速执行完毕。**  
> **举例代码如下：**

public class Demo08 {
        
        public static boolean isQuit = false;
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            Thread t = new Thread(() -> {
        
                while(!isQuit) {
        
                    System.out.println("hello thread!!!");
                    try {
        
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                }
            });
            t.start();
    
            // 主线程这里执行一些其它的代码逻辑
            Thread.sleep(3000);
            // 修改前面设定的标志位
            isQuit = true;
            System.out.println("t线程至此终止!!!");
        }
    }

> **运行结果如下：**  
> ![在这里插入图片描述][c5dc269b58164f3ebaffda1edd236c17.png]  
> **上述代码的执行结果其实是不稳定的，有时候可能会打印出来4个`hello thread!!!`因为`sleep操作是存在误差的`，比如如果真实的sleep时间比3000毫秒多的话，这里可能打印出来的就是4个`hello thread!!!`；如果这里真实的sleep时间比3000毫秒少的话，可能这里打印出来的就可能是两个`hello thread!!!`。**

#### lambda变量捕获 ####

> 现在将上述的代码进行细微的更改，请看：  
> ![在这里插入图片描述][ee28b31245d54fb78895f67a49bd1803.png]  
> 为什么这里的`isQuit变量`如果写作成员变量就不会报错，如果写作局部局部变量就会报错呢？

> **上述的错误原因是由于lambda变量捕获的原因，下面我们来进行解释：Lambda 表达式可以在其定义所在的方法的上下文中访问和使用外部变量，即Lambda表达式可以捕获外部变量。被Lambda表达式捕获的外部变量必须是final或是事实上final的。**  
> **上述代码中写的lambda表达式相当于一个回调函数，它的执行时机是在一个线程被创建好了之后，在另外一个线程内部被调用执行的。`所以，lambda表达式的执行时机会稍后一些。`所以这就导致后续我们执行lambda表达式的时候，局部变量`isQuit`已经被销毁了（isQuit局部变量是跟随main方法的），换句话来说main线程已经结束了，但是lambda表达式依然是在继续执行的。**  
> **上述这种情况是客观存在的，但是如果让lambda表达式去访问一个已经销毁了的变量这显然是不合适的。`所以lambda表达式引入了变量捕获这样的机制`。**  
> **lambda表达式的变量捕获机制：lambda表达式其实并不是直接访问的外部的变量，而是将外部的变量进行复制，即复制到lambda表达式内部（这样就解决了变量生命周期的问题）。**  
> **`lambda表达式的变量捕获是有条件限制的：Lambda表达式内部访问的外部变量必须是final或者事实上是final（effectively final）。`事实上是final的（即effectively final）意思就是变量可以不被final修饰，但是在代码中我们不能修改此变量，此时我们也可以称该变量是final effectively。`如果对某变量进行修改的话，此时lambda表达式就不能对改变量进行变量捕获`（之所以java中这样设定变量捕获是因为java是通过复制的方式来实现变量捕获机制的，如果外边的变量更改了但是lambda表达式内部的变量没有修改的话此时就很容易对代码产生歧义）。**  
> **相比之下，JS语言实现变量捕获的机制跟java中是有所区别的，JS并不是通过复制的方式来实现变量捕获的，而是通过直接改变外部变量的生命周期来保证lambda表达式可以访问到外部的变量，因此JS中的变量捕获的变量没有final或者effectively final的限制**  
> ![在这里插入图片描述][0bfb94f27f0940b2b415d1af3e35375e.png]

> 以上是手动设置标志位的方式，其实在Thread类中已经为我们提供好了标志位：**`Thread标志位`**，下面来看代码演示：

public class Demo09 {
        
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            Thread t = new Thread(() -> {
        
                // 这里的Thread.currentThread()其实就是t引用
                // lambda表达式是在t构造之间就被定义好的。所以编译器构造的lambda表达式看到t之后就会认为t引用是一个还没有初始化的对象。
                while(!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
        
                    System.out.println("hello world!!!");
                    try {
        
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
            t.start();
            Thread.sleep(3000);
            // 这里是把标志位设置为true
            t.interrupt();
        }
    }

> **解释：`while(Thread.currentThread().isInterrupted())`**  
> **Thread.currentThread()可以获取到当前线程的对象，`currentThread方法`是Thread类提供的一个静态方法，在哪个线程中调用这个方法我们就可以获得哪个线程对象的引用。**  
> **`isInterrupted()`是`Thread类`提供的一个标志位，如果为true的话代表线程应该要结束；如果为false的话代表线程可以不必结束。`isInterrupted()用于检查当前线程是否被中断，并返回一个布尔值。如果线程没有被中断，该方法将返回false；如果线程被中断，该方法将返回true。`。**

> **代码运行结果如下：**  
> ![在这里插入图片描述][49f0c5a0338d49a39dd5a3bebaac3ab5.png]  
> 代码抛出异常后会继续打印`hello world!!!`，然后循环下去。  
> **代码解释：代码中的t线程陷入睡眠之后又被interrupt唤醒了；如果我们手动设置标志位的话，是没有办法唤醒`t线程`的。**  
> **当一个线程正在睡眠（通过调用`Thread.sleep()`方法）时，如果其他线程调用了该线程的interrupt()方法，会导致正在睡眠的线程被强制中断，抛出InterruptedException异常。**  
> **`注意：上述代码中，interrupt()方法是由主线程调用的。（当一个线程A需要中断另一个线程B时，它可以调用线程B的 interrupt() 方法。这个调用会将线程B的中断状态标志位设置为 true，即表示线程B被请求中断。）`**  
> **在上述代码中，当t线程被interrupt()方法唤醒时（举个栗子，比如我们设定的sleep(1000)，但是此时才过去10毫秒，但是线程依然会被唤醒），它的中断标志位会被设置为true。`而sleep()方法会抛出InterruptedException异常，同时会清除中断标志位。`因此，在上述代码中，当sleep()方法被interrupt()方法唤醒时，它会抛出InterruptedException异常，并清除中断标志位。因此，前面设置的标志位会被清除。`此时，中断标志位会被重新设置为false`。**  
> **`当中断标志位被重新设置为false之后，while循环会继续进行打印操作。`**

> **`重点：上述的代码大家一定要好好进行理解，尤其是中断标志位那个地方，有很多的小点需要大家注意。`**

> **上述代码中，sleep被唤醒的同时，中断标志位被重新设定为了`false`；之后，线程会继续执行下去，但是如果我们想要让线程结束的话，此时我们只需要在catch之后加上break就可以了。演示代码如下：**  
> ![在这里插入图片描述][c433cc404ca04272be9bafc266f209b7.png]  
> **运行结果如下：**![在这里插入图片描述][a6d83689898940eda1f0508106e307a6.png]  
> **异常信息打印出来之后，代码中的while循环就会被break，即使我们不清除标志位的话，代码依然就会结束（当然加上break之后，标志位依然会被清除然后标志位会被重新设置为false）。**  
> **还有一点就是如果我们不想看到程序运行结果中的异常信息的话，我们可以直接注释掉catch中的`e.printStackTrace();`（`用于打印异常的堆栈跟踪信息`）就好了**

> **关于sleep唤醒之后可以执行哪些操作：**  
> 我们这里依然是以刚刚上述的代码进行举例，如果你忘记了的话，请看下图：  
> ![在这里插入图片描述][5ea5415f83e24b20a4b7644cbb2d26cc.png]

> **sleep被唤醒之后，开发人员一般可以有以下几种操作方式（给开发者留下了一定的操作空间，具体要干什么还是要根据具体的时机需求来决定）：**

*  **立即结束线程（如上图就是加上break之后就会立即结束线程）**
 *  **执行其它的一些代码逻辑，执行完这些代码逻辑之后再结束线程（即再`catch`中执行执行其它的代码逻辑，等到这些代码逻辑执行结束之后再break就可以了）**
 *  **或者忽略终止请求继续循环下去（即`catch`中不写break就好了）**

> **判断中断标志位的两种方式：**

*  **Thread.interrupted()：这是一个静态方法，`此方法在判定标志位的同时会对标志位进行清除`**
 *  **Thread.currentThread().isInterrupted()：这是一个成员方式（`推荐使用这种方式`）判断标志位的时候不会进行清除**

## 三、等待一个线程-join() ##

我们知道多个线程是并发执行的，具体的执行过程都是由操作系统进行调度的，而操作系统调度线程的过程是完全随机的，随机意味着我们不知道这些线程的执行的先后顺序是怎样的。**而这里的`等待线程`就是用来规划线程结束顺序的手段**

> **举个栗子：现在又A、B两个线程，我们希望B线程先结束而A线程后结束，所以可以让A线程中调用B.jion()的方法，此时B线程没有执行完的话，那么A线程就会进入阻塞状态（`阻塞状态的意思就是代码不继续往后执行了，即该线程暂时不去cpu上参与调度`）。相当于给B线程留下了执行时间，当B线程执行完毕（即run方法执行完毕）之后，A线程就会从阻塞状态中恢复回来继续往后执行。**

**请看代码演示：**

public class Demo10 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Thread b = new Thread(() -> {
        
                for(int i = 0;i < 5;i++) {
        
                    System.out.println("hello b线程!!!");
                    try {
        
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("b线程结束了！！！");
            });
            Thread a = new Thread(() ->{
        
                for(int i = 0;i < 3;i++) {
        
                    System.out.println("hello a线程!!!");
                    try {
        
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("a线程结束了!!!");
            });
            b.start();
            a.start();
        }
    }

> **代码演示结果如下：**  
> ![在这里插入图片描述][190f187158b14313a208a10d1f39a0da.png]  
> 上述代码中是a线程先结束b线程后结束。  
> **现在我们让b线程先结束a线程后结束的话，代码如下图：**  
> ![在这里插入图片描述][eb20e5957e994c209a47fbf01817e614.png]  
> **运行结果如下：**  
> ![在这里插入图片描述][0d86b9280d854db4bfd399b1015db976.png]  
> **如上图b线程先结束，a线程后结束。**

> **关于阻塞阻塞状态的解释：阻塞状态就是线程代码不在继续往后执行了，即该线程不再参与cpu调度了。**  
> **sleep方法可以让线程进入阻塞状态，但是sleep方法的阻塞是有时间限制的。**  
> **而join方法的阻塞可以说是没有时间限制，如果有两个线程A、B，倘若是B.join()的话，如果B线程没有执行结束的话，那么A线程就会死等下去即A线程将永远不被执行知道B线程执行结束。**  
> **显然，jion方法的死等这样的方式是有些不大合适的，jion方法还有另外一种形式，即`public void join(long millis)`（等待线程结束，最多等millis毫秒），这里的参数相当于一个最大等待时间。**

> **另外还有一点：join方法是可以被interrupt方法唤醒的，其实`sleep、join、wait方法`产生阻塞之后都是可以被interrupt唤醒的（这几个方法在被唤醒之后会自动清除标志位，这一点和sleep类似）。**

## 四、获取当前对象的引用 ##

获取当前对象引用可以使用该方法：`public static Thread currentThread();`（可以返回当前线程对象的引用），在哪个线程中调用该方法就可以获取到哪个线程的引用。

## 五、休眠当前线程 ##

> **休眠当前线程方法如下：**

*  **`public static void sleep(long millis) throws InterruptedException`：休眠当前线程`millis`毫秒**
 *  **`public static void sleep(long millis, int nanos) throws InterruptedException`：可以更高精度的休眠**

**好了，本文到这里就结束了，希望友友们可以支持一下一键三连哈。嗯，就到这里吧，再见啦！！！**

![在这里插入图片描述][fac1041511584f548ec1a017c316e3df.gif]

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