JUC系列-基础知识

线程启动
- 代码示例
- - 继承Thread类
  - 实现Runnable接口
  - 利用FutureTask
线程常用方法
- 线程通知与等待
- - wait方法
  - notify方法
  - 生产者与消费者代码示例
- 常用Thread类方法
- - join方法
  - interrupt方法
  - sleep方法
  - yield方法
- 守护线程与用户线程

线程启动

通常启动有三种方法启动线程：
1、继承Thread类，重写run()方法，启动线程。
2、实现Runnable接口，重写run()方法，将实现作为线程构造传入，启动线程。
3、用FutureTask包装Runnable或者Callable，可以返回线程执行结果。

代码示例

继承Thread类

class MyThread extends Thread {public MyThread(String name) {super(name);}@Overridepublic void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName());}}public static void main(String[] args){Thread t1 = new MyThread("test");t1.start();
}

实现Runnable接口

public static void main(String[] args){Runnable r = () -> System.out.println(Thread.currentThread().getName());Thread aThread = new Thread(r, "a");aThread.start();
}

利用FutureTask

1、Future接口用来表示异步执行的结果，其主要方法定义如下：
V get() 获取执行结果，如果执行未结束则会阻塞。
V get(long timeout, TimeUnit unit) 获取执行结果，如果执行未结束则会阻塞指定的时间。
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) 取消当前线程任务。参数为true代表取消正在执行任务的线程，false代表不取消正在执行任务的线程；返回值为取消结果，典型场景是任务已经完成调用此方法会返回false。
boolean isDone() 返回true如果线程已经完成，完成的场景包括正常结束、异常或者被取消等。
boolean isCancelled() 返回true如果线程在正常完成之前被取消。

2、Callable接口，定义类似于Runnable，只有一个call()方法，并且有返回值。在JUC中如果需要获取异步执行结果，通常使用该接口实现。

3、RunnableFuture是同时实现Runnable和Future的接口。而FutureTask是RunnableFuture的实现类，其主要方法是：run()执行异步任务，get()获取任务结果。

4、FutureTask 获取任务结果的定义接口来自Future，具体的功能实现来自于Callable接口，其内部持有一个Callable对象，在run()执行异步任务时，实际上执行的是Callable对象的call()方法，并把结果保存在outcome字段中。调用get()方法时，会判断线程状态，如果还未完成则会阻塞挂起，WaitNode变量代表等待的线程队列。在run()方法中任务完成之后，finishCompletion()会唤醒等待获取结果的线程。

public static void main(String[] args){Callable<Integer> callable = () -> {int sum = 0;for (int i = 1; i < 20; i++) {sum += i;}System.out.println(Thread.currentThread().getName());return sum;};FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callable);Thread callThread = new Thread(futureTask, "call");callThread.start();System.out.println("sum: " + futureTask.get());//future.get()会发生阻塞，等待异步计算完成获取结果
}

线程常用方法

线程通知与等待

主要包括wait()、notify()、notifyAll()方法，属于Object类中方法。

wait方法

当一个线程调用一个共享变量的wait()方法时，该调用线程会被阻塞挂起，直到发生下面几件事情之一才返回:
(1) 其他线程调用了该共享对象的 notify()或者notifyAll()方法;
(2) 其他线程调用了该线程的 interrupt()方法，该线程抛出InterruptedException异常返回。

另外，如果调用 wait()方法的线程没有事先获取该对象的监视器锁，则调用wait()方法时调用线程会抛出IllegalMonitorStateException异常。

那么，一个线程如何才能获取一个共享变量的监视器锁呢?
(1) 执行 synchronized同步代码块时，使用该共享变量作为参数。

synchronized(共享变量){so something
}

(2) 调用该共享变量的方法，并且该方法使用了synchronized修饰。

synchronized void add(int a, int b){so something
}

notify方法

一个线程调用共享对象的 notify() 方法后，会唤醒一个在该共享变量上调用 wait系列方法后被挂起的线程。一个共享变量上可能会有多个线程在等待，具体唤醒哪个等待的线程是随机的。

此外，被唤醒的线程不能马上从 wait 方法返回并继续执行，它必须在获取了共享对象的监视器锁后才可以返回，也就是唤醒它的线程释放了共享变量上的监视器锁后，被唤醒的线程也不一定会获取到共享对象的监视器锁，这是因为该线程还需要和其他线程一起竞争，只有该线程竞争到了共享变量的监视器锁后才可以继续执行。

类似 wait 系列方法，只有当前线程获取到了共享变量的监视器锁后，才可以调用共享变量的 notify() 方法，否则会抛出 IllegalMonitorStateException异常。为了避免此类异常，wait与notify系列方法一般在共享代码块中调用。

notifyAll() 方法则会唤醒所有在该共享变量上由于调用 wait 系列方法而被挂起的线程。

生产者与消费者代码示例

public static void main(String[] args){ArrayDeque<Integer> deque = new ArrayDeque<>(20);Runnable producer = () -> {while (true) {synchronized (deque) {// 这里用while判断防止线程虚假唤醒while (deque.size() == 20) {try {System.out.println("producer wait");deque.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}Random r = new Random();deque.add(r.nextInt(100));deque.notifyAll(); //通知唤醒消费者线程，有新元素可以消费了}}};Runnable consumer = () -> {while (true) {synchronized (deque) {while (deque.size() == 0) {try {System.out.println("consumer wait");deque.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println("deque remove:" + deque.remove());deque.notifyAll();}}};new Thread(producer).start();new Thread(consumer).start();Thread.sleep(5000L);}

常用Thread类方法

join方法

join是无参且返回值为void的方法，用于等待某一线程执行完成后再向下执行。

线程 A 调用线程 B 的 join 方法后会被阻塞，当其他线程调用了线程 A 的
interrupt()方法中断了线程 A 时，线程 A 会抛出 InterruptedException 异常而返回。

public static void main(String[] args){Thread mainTread = Thread.currentThread();Runnable r1 = () -> {while (true) {}};Runnable r2 = () -> {try {Thread.sleep(3000L);mainTread.interrupt(); //注意这里中断的是主线程} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}};Thread thread1 = new Thread(r1);Thread thread2 = new Thread(r2);thread1.start();thread2.start();try {thread1.join(); //等待线程1结束，主线程阻塞} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();System.out.println("thread is interrupted");}
}

interrupt方法

设置线程的中断位状态为true，不代表线程马上中断，而是被中断的线程根据中断状态自行处理。通常，线程由于调用wait()、join()、sleep()而阻塞时，如果调用此方法会系统会抛出InterruptedException异常。

thread对象.isInterrupted() 是对象方法，返回某线程中断标志位状态。

Thread.interrupted() 是静态方法，返回当前线程中断标志位状态，同时清除标志位(置为false)。

sleep方法

Thread类中有一个静态的 sleep方法，当一个执行中的线程调用了 Thread的 sleep方法后，调用线程会暂时让出指定时间的执行权，也就是在这期间不参与 CPU 的调度，但是该线程所拥有的监视器资源，比如锁还是持有不让出的。

指定的睡眠时间到了后该函数会正常返回，线程就处于就绪状态，然后参与 CPU 的调度，获取到 CPU 资源后就可以继续运行了。如果在睡眠期间其他线程调用了该线程的 interrupt()方法中断了该线程，则该线程会在调用 sleep 方法的地方抛出 IntermptedException 异常而返回。

wait方法会挂起线程同时让出监视器资源，需要notify()唤醒，这是和sleep的主要区别。

yield方法

Thread类中有一个静态的yield方法，当一个线程调用 yield方法时，实际就是在暗示线程调度器当前线程请求让出自己的CPU使用，但是线程调度器可以无条件忽略这个暗示。

当一个线程调用 yield 方法时，当前线程会让出 CPU 使用权，然后处于就绪状态，线程调度器会从线程就绪队列里面获取一个线程优先级最高的线程，当然也有可能会调度到刚刚让出CPU的那个线程来获取CPU执行权。

守护线程与用户线程

Java 中的线程分为两类，分别为daemon线程(守护线程)和user线程(用户线程)。在JVM启动时会调用main函数， main函数所在的钱程就是一个用户线程，其实在JVM内部同时还启动了好多守护线程，比如垃圾回收线程。那么守护线程和用户线程有什么区别呢? 区别之一是当最后一个非守护线程结束时， JVM会正常退出，而不管当前是否有守护线程，也就是说守护线程是否结束并不影响JVM的退出。 言外之意，只要有一个用
户线程还没结束，正常情况下JVM就不会退出。

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