JUC学习笔记-线程

3 线程

3.1 线程的创建

new Thread对象

java 复制代码

Thread t = new Thread() {
    public void run() {
        // task
    }
};
// start thread
t.setName("t1");
t.start();

实现Runnable接口

java 复制代码

Runnable threadTask = new Runnable() {
    public void run() {
        // task
    }
}

Thread t = new Thread(threadTask);

t.start();

实现Callable接口

java 复制代码

// 1. 实现Callable接口，重写call方法
public myCallable = new Callable<V> {}

// 2. 创建FutureTask对象
myCallable callable = new myCallable();
FutureTask<V> futureTask = new FutureTask<>(callable);

// 3. ThreadPoolExecutor执行
threadPoolExecutor.excute(futureTask);

线程池

3.2 线程应用

3.2.1 线程运行查看

windows
- 任务管理器
- tasklist [| findstr str] 查看进程
- taskkill /F /PID pid 杀死进程
linux
- ps -fe 查看所有进程
- ps -fe | grep str
- ps -fT -p <PID> 查看某个进程的所有线程
- kill 杀死进程
- top 按大写H切换是否显示线程
- top -H -p <PID> 查看某个进程的所有线程
Java
- jps 查看所有Java进程
- jstack <PID> 查看某个Java进程的所有线程状态
- jconsole 通过图形化界面查看某个Java进程中线程的运行情况

3.2.2 线程重要API

start和run

start：启动一个新线程，在新线程中运行run方法中的代码。执行start后线程状态由NEW变为RUNNABLE，线程就绪，代码不一定立刻执行（cpu时间片未分配）。
run:新线程启动后调用的方法。
线程对象调用start方法是创建的线程执行，调用run方法是主线程执行。
多次调用start 异常IllegalThreadStateException。

sleep

调用sleep方法，线程状态 running -> timed waiting。
其他线程可以使用interrupt方法打断正在睡眠的线程，sleep方法会抛出InterruptedException异常。
睡眠结束的线程不一定立刻得到执行。

yield

调用yield方法，会让当前线程状态 running -> runnable，然后调度执行其他线程（具体实现依赖操作系统的任务调度器，没有其他就绪状态线程，依然运行当前线程）。

join

调用join等待当前线程结束，join(long n)等待当前线程最多等待n毫秒。

同步：需要等待结果返回再继续运行。
异步：不需要等待结果返回就继续运行。

interrupt

打断阻塞线程（sleep、wait、join），清空打断状态（isInterrupted为false）。
打断正常运行的线程，清空打断状态。

两阶段终止，怎么在一个线程中终止另一个线程？

使用stop杀死线程不可行，如果被杀死线程持有锁，就无法释放，其他线程也无法获取这个锁。
使用interrupt两阶段打断：
- 结束线程方法中调用interrupt
- 启动线程方法中，通过currentThread获取当前线程，判断当前线程的isInterrupted打断状态，如果被打断了进行锁释放等处理之后结束；如果没有打断但抛出异常 catch中重新设置打断状态。

守护线程

默认情况下，Java进程需要等待所有线程都运行结束，才会结束。
守护线程setDaemon，只要其他非守护线程都运行结束，即使守护线程代码没有执行完也会强制结束。垃圾回收器线程、Tomcat的Acceptor、Poller线程都是守护线程。

3.2.3 线程状态

操作系统层面：

初始：创建了线程对象，还没有和操作系统线程关联。
可运行：就绪状态，线程已经创建完成，得到cpu分配的时间片就可以被调度执行。
运行：获取了cpu时间片调度运行，cpu时间片用完》线程的上下文切换》运行状态变为就绪状态。
阻塞：等待某一事件导致线程上下文切换从运行状态》阻塞状态（e.g. I/O操作等）。阻塞状态线程只要不唤醒，调度就不会考虑调度它。
终止：线程执行完成，声明周期结束。

Java Thread.State层面：

NEW: 线程刚被创建，没有启动。
RUNNABLE: 涵盖操作系统层面的就绪、运行、阻塞状态。在Java API层面，调用了start方法等待cpu调度。
BLOCKED: 线程执行中没有获取到锁对象。
WAITING: 无限等待，需要其他线程notify唤醒。
TIMED WAITING: 计时等待。
TEMINATED: run方法正常退出 / 没有捕获的异常终止了run方法。

3.3 原理

3.3.1 Thread创建源码

Runnable

实现Runnable接口得到threadTask对象，作为参数传入Thread创建线程对象。

实际是在Thread重载init方法中将task赋为threadTask，然后执行run方法启动线程。
Callable

Callable相较于Runnbale有返回值也能抛出异常。

FutureTask实现RunnableFuture接口 -> 实现Runnable、Future接口，Future接口来返回线程执行结果。

3.3.2 线程运行原理

栈与栈帧

每个线程启动后，Java虚拟机栈就会为其分配一块栈内存。

每个栈由多个栈帧组成，对应每次方法调用时所占用的内存。
每个线程只能有一个活动栈帧，对应当前正在执行的方法。

线程上下文切换

导致cpu不执行当前线程，执行其他线程的原因：

线程的cpu时间片用完
垃圾回收
有更高优先级的线程需要运行
线程自己调用了sleep、yield、wait、join、park、synchronized、lock等方法。

线程上下文切换时，需要操作系统保存当前线程的状态，并恢复另一个线程的状态。

线程的状态包括程序计数器、虚拟机栈中每个栈帧的信息（局部变量、操作数栈、返回地址等）。
Java程序计数器，负责记住下一条JVM指令的执行地址，是线程私有的。