Java基礎(chǔ)之線程

一、線程分類

二、線程的實(shí)現(xiàn)方式

三、線程的狀態(tài)

四、線程的核心方法

  1. sleep()方法:該方法屬于Thread類,是線程用來(lái)控制自身流程的,在線程休眠的過程中不會(huì)釋放所持有的對(duì)象鎖。
    在指定的毫秒數(shù)加指定的納秒數(shù)內(nèi)讓當(dāng)前正在執(zhí)行的線程休眠(暫停執(zhí)行),此操作受到系統(tǒng)計(jì)時(shí)器和調(diào)度程序精度和準(zhǔn)確性的影響。該線程不丟失任何監(jiān)視器的所屬權(quán)

  2. wait()方法:該方法屬于Object類且為final方法,無(wú)法被子類覆寫,用來(lái)線程間的通信,線程會(huì)放棄對(duì)象鎖,進(jìn)入等待此對(duì)象的等待鎖定池,只有針對(duì)此對(duì)象調(diào)用notify()方法后本線程才進(jìn)入對(duì)象鎖定池準(zhǔn)備獲取對(duì)象鎖進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。此方法一般與notify()或notifyAll()方法配套使用。

  3. notify()方法:該方法屬于Object類且為final方法,無(wú)法被子類覆寫,用來(lái)線程間通信。通常由當(dāng)前對(duì)象調(diào)用該方法形如Object.notify()喚醒一個(gè)正在等待該對(duì)象的monitor(鎖)的線程,當(dāng)有多個(gè)線程都在等待該對(duì)象的monitor(鎖)的話,則只能喚醒其中一個(gè)線程,具體喚醒哪個(gè)線程則不得而知。調(diào)用notify()方法必須在同步塊或者同步方法中進(jìn)行(synchronized塊或者synchronized方法)。

  4. notifyAll()方法:該方法屬于Object類且為final方法,無(wú)法被子類覆寫,用來(lái)線程間通信。notifyAll()方法能夠喚醒所有正在等待該對(duì)象的monitor(鎖)的線程,這一點(diǎn)與notify()方法是不同的。notify()和notifyAll()方法只是喚醒等待該對(duì)象的monitor(鎖)的線程,并不決定哪個(gè)線程能夠獲取到monitor(鎖)。你可以用 notify 和 notifyAll 來(lái)通知那些在此監(jiān)視器上等待的線程重新開始運(yùn)行。不同之處在于,notify 僅僅通知一個(gè)線程,并且我們不知道哪個(gè)線程會(huì)收到通知,然而 notifyAll 會(huì)通知所有等待中的線程。換言之,如果只有一個(gè)線程在等待一個(gè)信號(hào)燈,notify和notifyAll都會(huì)通知到這個(gè)線程。但如果多個(gè)線程在等待這個(gè)信 號(hào)燈,那么notify只會(huì)通知到其中一個(gè),而其它線程并不會(huì)收到任何通知,而notifyAll會(huì)喚醒所有等待中的線程。wait()會(huì)使持有該對(duì)象鎖的線程釋放占有的鎖,notify和notifyAll不會(huì)使持有該對(duì)象鎖的線程釋放占用的鎖。

  5. join()方法:join是Thread類的一個(gè)方法,啟動(dòng)線程后直接調(diào)用,例如:

Thread t = new AThread(); t.start(); t.join();

在很多情況下,主線程生成并起動(dòng)了子線程,如果子線程里要進(jìn)行大量的耗時(shí)的運(yùn)算,主線程往往將于子線程之前結(jié)束,但是如果主線程處理完其他的事務(wù)后,需要用到子線程的處理結(jié)果,也就是主線程需要等待子線程執(zhí)行完成之后再結(jié)束,這個(gè)時(shí)候就要用到j(luò)oin()方法了。
即join()的作用是:“等待該線程終止”,這里需要理解的就是該線程是指的主線程等待子線程的終止。也就是在子線程調(diào)用了join()方法后面的代碼,只有等到子線程結(jié)束了才能執(zhí)行。

  1. interrupt()方法:
    interrupt()并不直接中斷線程,而是設(shè)定一個(gè)中斷標(biāo)識(shí),然后由程序進(jìn)行中斷檢查,確定是否中斷。
  • sleep() &interrupt()
    線程A正在使用sleep()暫停著:Thread.sleep(100000);
    如果要取消他的等待狀態(tài),可以在正在執(zhí)行的線程里(比如這里是B)調(diào)用a.interrupt();
    令線程A放棄睡眠操作,這里a是線程A對(duì)應(yīng)到的Thread實(shí)例執(zhí)行interrupt()時(shí),并不需要獲取Thread實(shí)例的鎖定.任何線程在任何時(shí)刻,都可以調(diào)用其他線程interrupt().當(dāng)sleep中的線程被調(diào)用interrupt()時(shí),就會(huì)放棄暫停的狀態(tài).并拋出InterruptedException.丟出異常的,是A線程.
  • wait() & interrupt()
    線程A調(diào)用了wait()進(jìn)入了等待狀態(tài),也可以用interrupt()取消.
    不過這時(shí)候要小心鎖定的問題.線程在進(jìn)入等待區(qū),會(huì)把鎖定解除,當(dāng)對(duì)等待中的線程調(diào)用interrupt()時(shí)(注意是等待的線程調(diào)用其自己的interrupt()),會(huì)先重新獲取鎖定,再拋出異常.在獲取鎖定之前,是無(wú)法拋出異常的.
  • join() & interrupt()
    當(dāng)線程以join()等待其他線程結(jié)束時(shí),一樣可以使用interrupt()取消之.因?yàn)檎{(diào)用join()不需要獲取鎖定,
    故與sleep()時(shí)一樣,會(huì)馬上跳到catch塊里.注意是隨調(diào)用interrupt()方法,一定是阻塞的線程來(lái)調(diào)用其自己的interrupt方法.如在線程a中調(diào)用來(lái)線程t.join().則a會(huì)等t執(zhí)行完后在執(zhí)行t.join后的代碼,當(dāng)在線程b中調(diào)用來(lái)a.interrupt()方法,則會(huì)拋出InterruptedException。
  • interrupt()只是改變中斷狀態(tài)而已
    interrupt()不會(huì)中斷一個(gè)正在運(yùn)行的線程。這一方法實(shí)際上完成的是,在線程受到阻塞時(shí)拋出一個(gè)中斷信號(hào),這樣線程就得以退出阻塞的狀態(tài)。更確切的說(shuō),如果線程被Object.wait,Thread.join和Thread.sleep三種方法之一阻塞,那么,它將接收到一個(gè)中斷異常(InterruptedException),從而提早地終結(jié)被阻塞狀態(tài)。
      如果線程沒有被阻塞,這時(shí)調(diào)用interrupt()將不起作用;否則,線程就將得到異常(該線程必須事先預(yù)備好處理此狀況),接著逃離阻塞狀態(tài)。
      線程A在執(zhí)行sleep,wait,join時(shí),線程B調(diào)用A的interrupt方法,的確這一個(gè)時(shí)候A會(huì)有InterruptedException異常拋出來(lái).但這其實(shí)是在sleep,wait,join這些方法內(nèi)部會(huì)不斷檢查中斷狀態(tài)的值,而自己拋出的InterruptedException。
      如果線程A正在執(zhí)行一些指定的操作時(shí)如賦值,for,while,if,調(diào)用方法等,都不會(huì)去檢查中斷狀態(tài),所以線程A不會(huì)拋出InterruptedException,而會(huì)一直執(zhí)行著自己的操作.當(dāng)線程A終于執(zhí)行到wait(),sleep(),join()時(shí),才馬上會(huì)拋出InterruptedException.
      若沒有調(diào)用sleep(),wait(),join()這些方法,或是沒有在線程里自己檢查中斷狀態(tài)自己拋出InterruptedException的話,那InterruptedException是不會(huì)被拋出來(lái)的.

五、wait()方法和sleep()方法的區(qū)別

相同點(diǎn):

  • 通過Thread.sleep()和Object.wait()方法都可以暫停當(dāng)前的線程,對(duì)于CPU資源來(lái)說(shuō),不管是哪種方式暫停的線程,都表示它暫時(shí)不再需要CPU的執(zhí)行時(shí)間。OS會(huì)將執(zhí)行時(shí)間分配給其它線程。

不同點(diǎn):

  • sleep()是Thread類中定義的方法,wait()是Object類中定義的方法;
  • 調(diào)用Thread.sleep()方法的線程不會(huì)釋放該線程所擁有的鎖,當(dāng)前對(duì)象調(diào)用Object.wait()方法后持有該對(duì)象鎖的線程會(huì)釋放所持有的對(duì)象鎖。
  • 當(dāng)前對(duì)象調(diào)用Object.wait()方法后需要?jiǎng)e的線程執(zhí)行notify()/notifyAll()才能夠有機(jī)會(huì)重新獲得CPU執(zhí)行時(shí)間。

六、wait(),notify(),notifyAll()

  1. 你可以使用wait和notify函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)線程間通信。你可以用它們來(lái)實(shí)現(xiàn)多線程(>3)之間的通信。
  2. 永遠(yuǎn)在synchronized的函數(shù)或?qū)ο罄锸褂脀ait、notify和notifyAll,不然Java虛擬機(jī)會(huì)生成 IllegalMonitorStateException。
  3. 永遠(yuǎn)在while循環(huán)里而不是if語(yǔ)句下使用wait。這樣,循環(huán)會(huì)在線程睡眠前后都檢查wait的條件,并在條件實(shí)際上并未改變的情況下處理喚醒通知。
  4. 永遠(yuǎn)在多線程間共享的對(duì)象(在生產(chǎn)者消費(fèi)者模型里即緩沖區(qū)隊(duì)列)上使用wait。
  5. 相較于notify()方法,多使用notifyAll()方法。

六、代碼示例

假設(shè)線程A實(shí)現(xiàn)了Runnable接口,其run方法如下:

@Override
public void run(){
synchronized(obj) {
  while(!condition) {
    obj.wait();
  }
  obj.doSomething();
}
}

當(dāng)線程A獲得了obj鎖后,發(fā)現(xiàn)條件condition不滿足,無(wú)法繼續(xù)下一處理,于是線程A就wait() , 放棄對(duì)象鎖.交由系統(tǒng)進(jìn)行線程的調(diào)度。
假設(shè)線程B也實(shí)現(xiàn)了Runnable接口,其run方法如下:

@Override
public void run(){
synchronized(obj) {
  condition = true;
  obj.notify();
}
}

如果B持有了obj對(duì)象鎖之后,使得線程A的condition條件滿足了,就可以喚醒等待obj對(duì)象鎖的線程A:

幾點(diǎn)說(shuō)明:

  • 調(diào)用obj的wait(), notify()方法前,必須獲得obj鎖,也就是必須寫在synchronized(obj) {…} 代碼段內(nèi)。
  • 調(diào)用obj.wait()后,線程A就釋放了obj的鎖,否則線程B無(wú)法獲得obj鎖,也就無(wú)法在synchronized(obj) {…} 代碼段內(nèi)喚醒等待obj對(duì)象鎖的線程A。
  • 當(dāng)obj.wait()方法返回后,線程A需要再次獲得obj鎖,才能繼續(xù)執(zhí)行。
  • 如果A1,A2,A3都在obj.wait(),則B調(diào)用obj.notify()只能喚醒A1,A2,A3中的一個(gè)(具體哪一個(gè)由JVM決定)。
  • obj.notifyAll()則能全部喚醒A1,A2,A3,但是要繼續(xù)執(zhí)行obj.wait()的下一條語(yǔ)句,必須獲得obj鎖,因此,A1,A2,A3只有一個(gè)有機(jī)會(huì)獲得鎖繼續(xù)執(zhí)行,例如A1,其余的需要等待A1釋放obj鎖之后才能繼續(xù)執(zhí)行。
  • 當(dāng)B調(diào)用obj.notify/notifyAll的時(shí)候,B正持有obj鎖,因此,A1,A2,A3雖被喚醒,但是仍無(wú)法獲得obj鎖。直到B退出synchronized塊,釋放obj鎖后,A1,A2,A3中的一個(gè)才有機(jī)會(huì)獲得鎖繼續(xù)執(zhí)行。
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