文章目录

线程
- 1 进程和线程的区别
- 2 线程的创建方式
- - 2.1 继承Thread类并重写run方法
  - 2.2 实现Runnable接口
  - 2.3 实现Callable接口
  - 2.4 线程池
  - 2.5 小结
- 3 线程的通知和等待
- - 3.1 wait()函数
  - 3.2 wait(long timeout)函数
  - 3.3 notify()函数
  - 3.4 notifyAll()函数
  - 3.5 sleep()函数
  - 3.6 yield()函数
  - 3.7 join()函数
- 4 线程的中断
- - 4.1 void interrupt()
  - 4.2 boolean isInterrupted()
  - 4.3 boolean interrupted()
- 5 线程状态
- 6 上下文切换
- 7 线程的优先级
- 8 线程组
- 9 守护线程与用户线程

线程

1 进程和线程的区别

进程时操作系统进行资源分配的基本单位，线程是CPU调度的基本单位

一个进程中有多个线程，多个线程共享堆和方法区，但是每个线程有自己的程序计数器和栈

程序计数器：用来记录线程当前要执行的指令地址，用于上下文切换时可以继续从之前的位置执行。如果执行的是native方法，则程序计数器为undefined

栈：用于存储该线程的局部变量

堆：进程中最大的一块内存，被所有线程共享，主要存放new操作创建的对象实例

方法区：用来存在JVM加载的类、常量以及静态变量等信息

在Java中，启动main函数就启动了一个JVM进程，而main函数所在的线程就是主线程

2 线程的创建方式

当创建完Thread对象后，该线程并没有被启动执行，直到调用start方法后才执行

调用start方法后，线程处于就绪状态，待获取CPU时间片后才真正开始运行

调用start()方法方可启动线程并使线程进入就绪状态，直接执行 run()方法的话不会以多线程的方式执行

2.1 继承Thread类并重写run方法

public static class MyThread extends Thread {private String name;public MyThread() {}public MyThread(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void run() {System.out.println(name);}
}public static void main(String[] args) {Thread MyThread1 = new MyThread("name1");MyThread1.start();
}

2.2 实现Runnable接口

public static class MyRunnable implements Runnable {private String name;public MyRunnable() {}public MyRunnable(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void run() {System.out.println(name);}
}public static void main(String[] args) {Runnable MyRunnable1 = new MyRunnable("hahah1");new Thread(MyRunnable1).start();
}

2.3 实现Callable接口

public static class MyCallable implements Callable<String> {@Overridepublic String call() throws Exception {return "123";}
}public static void main(String[] args) {FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(new MyCallable());new Thread(futureTask).start();try {String res = futureTask.get();System.out.println(res);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}
}

2.4 线程池

2.5 小结

继承Thread的优势：在run方法内获取当前线程直接使用this

继承Thread的劣势：Java不支持多继承，继承Thread类就不能再继承其他的类。任务与代码没有分离，当多个线程执行一样的任务时需要多份任务代码？

实现Runnable的优势：可以多继承

实现Callable的优势：可以有返回值

3 线程的通知和等待

3.1 wait()函数

当线程调用了共享变量的wait()方法时，该线程阻塞，直到其他线程调用notify()或notifyAll()，或调用interrupt()中断

调用wait()函数，需要事先获取该共享变量的锁，否则会抛出IllegalMonitorStateException异常

执行wait()函数后，会释放已经获得的资源

虚假唤醒：一个线程可以从挂起状态转变为可运行状态，即使该线程没有被其他线程调用notify()或中断。为防止虚假唤醒，可以通过while循环不断判断是否满足唤醒条件，如果不满足则一直调用wait()

3.2 wait(long timeout)函数

线程在挂起后，超过timeout ms的时间，会自动返回

3.3 notify()函数

一个线程调用共享变量的notify()方法，会随机唤醒在该共享变量上调用过wait()方法挂起的一个线程

调用notify()函数，同样需要事先获取共享变量的锁，否则会抛出IllegalMonitorStateException异常

被唤醒的线程不一定会继续运行，因为该线程可能还需要获得共享变量的锁才能继续运行

3.4 notifyAll()函数

会唤醒在该共享变量上调用过wait()方法挂起的所有线程

3.5 sleep()函数

Thread类的静态方法，用于让线程睡眠，让出CPU时间片，不参与CPU调度，指定时间后返回处于就绪状态

但是该函数不会释放已经获得的资源

3.6 yield()函数

Thread类的静态方法，用于让线程交出CPU使用权，线程处于就绪状态，CPU重新调度线程的时候依旧有可能会调度到这个线程

该函数同样不会释放已经获得的资源

3.7 join()函数

该方法是Thread类提供的无参无返回值的方法

调用join()的线程，会阻塞，直到被调用join()方法的线程执行完毕后，该线程才会继续执行

用于多个线程加载资源，等待多个线程全部加载完毕再汇总处理

4 线程的中断

中断是一种线程间的协作模式，通过设置中断标志并不能直接中断线程，而是由被中断的线程自行决定

在wait()方法、sleep()、join()方法调用后，别的线程调用了该线程的interrupt()，则会抛出InterruptedException异常

4.1 void interrupt()

为某个线程设置中断标志位

4.2 boolean isInterrupted()

检测被调用线程是否被中断，是则返回true，否则返回false

4.3 boolean interrupted()

检测当前线程是否被中断，是则返回true，否则返回false，与上述不同的是，该方法会清除中断标志位

该方法是Thread类的静态方法，所以不管被调用的是哪个线程，获取的都是当前调用这个函数的线程是否中断

5 线程状态

new：初始状态。线程创建了，但是还未调用start方法启动线程
runnable：运行状态。包含操作系统中的就绪状态和运行状态，可能在运行，也可能在等待CPU调度
blocked：阻塞状态。线程正在等待锁的释放，进入同步块
waiting：等待状态。线程处于等待状态，等待其他线程唤醒。Object.wait()、Thread.join()、LockSupport.park()会使得线程进入等待状态
timed_waiting：超时等待状态。超过指定时间则自动唤醒
terminated：终止状态。线程执行完毕

线程状态转换图

6 上下文切换

线程在时间片内占用CPU执行任务，当时间片用尽则处于就绪状态让出CPU，从当前线程的上下文切换到了其他线程

切换线程上下文时需要保存当前线程执行的现场，再次执行到该线程时恢复现场

7 线程的优先级

Java中线程优先级范围是1-10，默认优先级为5。优先级只是给系统一个参考值，线程最终在操作系统的优先级还是由操作系统决定

thread1.setPriority(10)

8 线程组

Java中用ThreadGroup来表示线程组，如果创建线程时没有明确指定，则使用父线程的线程组作为自己的线程组

线程组统一异常处理

public class ThreadGroupDemo {public static void main(String[] args) {ThreadGroup threadGroup1 = new ThreadGroup("group1") {// 继承ThreadGroup并重新定义以下方法// 在线程成员抛出unchecked exception// 会执行此方法public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {System.out.println(t.getName() + ": " + e.getMessage());}};// 这个线程是threadGroup1的一员Thread thread1 = new Thread(threadGroup1, new Runnable() {public void run() {// 抛出unchecked异常throw new RuntimeException("测试异常");}});thread1.start();}
}

9 守护线程与用户线程

Java中线程分为：daemon线程（守护线程）和user线程（用户线程）

守护线程是否结束，并不影响JVM的退出，当非守护线程都结束时，JVM会退出

thread.setDaemon(true);

main线程运行结束后，JVM会自动创建一个DestroyJavaJVM的线程，等待所有用户线程结束后终止JVM

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