Java 天生就是多线程

2022-11-13 11:11:23 java 多线程

一、Java 中的线程

一个Java 程序从main() 方法开始执行，然后按照既定的代码逻辑执行，看似没有其他线程参与，但实际上Java

程序天生就是多线程程序，因为执行main() 方法的是一个名称为main 的线程。

public static void main(String[] args) {

// java 虚拟机线程系统的管理接口
ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
// 不需要获取同步的monitor 和synchronizer 信息，仅仅获取线程和线程堆栈信息
ThreadInfo[] threadInfos = threadMXBean.dumpAllThreads(false, false);
// 遍历线程，仅打印线程ID 和线程名称信息
for (ThreadInfo threadInfo : threadInfos) {
System.out.println("线程ID" + threadInfo.getThreadId() + "线程名" + threadInfo.getThreadName());
}
}

上面代码输出的结果：

$\textcolor{red}{Monitor Ctrl-Break}$ 监控 Ctrl-Break 中断信号的
$\textcolor{red}{Signal Dispatcher}$ 分发处理发送给 JVM 信号的线程
$\textcolor{red}{ Finalizer }$ 调用对象 finalize 方法的线程
$\textcolor{red}{Reference Handler}$ 清除 Reference 的线程
$\textcolor{red}{ main }$ main 线程，用户程序入口

从上面的例子中，我们能发现，在Java中短短的几行代码，就给我们启动了5个线程，当然，不同的版本，启动的线程数量也不一样，由此我们可以得出：**Java

天生就是多线程的**

1、启动

线程的启动方式有两种（源码中的注释是这么写的）参见代码：cn.enjoyedu.ch1.base.NewThread：

X extends Thread;，然后 X.start
X implements Runnable；然后交给 Thread 运行

示例代码：（派生自Thread 类，来实现我们的两种线程启动方式）


private static class UserThread extends Thread{
@Override
public void run() {
System.out.println("UserThread.run");
}
}

private static class UserRunnable implements Runnable {

@Override
public void run() {
System.out.println("UserRunnable.run");
}
}
public static void main(String[] args) {
UserThread userThread = new UserThread();
userThread.start();
UserRunnable userRunnable = new UserRunnable();
new Thread(userRunnable).start();
}

Thread 和 Runnable 的区别：

Thread 是Java 里对线程的唯一抽象。
Runnable是Java对任务（业务逻辑）的抽象。
Thread可以接受任意一个Runnable的实例并执行。

2、中止

线程自然终止：要么是run 执行完成了，要么是抛出了一个未处理的异常导致线程提前结束。
stop：暂停、恢复和停止操作对应在线程Thread的API就是suspend()、resume() 和 stop()。但是这些API都是过期的，不再建议使用。不建议使用的主要原因有：以suspend()方法为例，在调用后，线程不会释放已占有的资源（比如锁），而是占有资源进入睡眠状态，这样容易引发死锁问题。同样，stop() 方法在终结一个线程时，不会保证线程的资源正常释放，通常是没有给予线程完成资源释放的机会，因此会到导致程序可能工作在不确定的状态下。整因为suspend()、resume() 和 stop()方法带来的副作用，这些方法才会被标注为不建议使用的过期方法中。
中断：安全的中止则是其它线程通过调用线程A的interrupt()方法对其进行中止操作，中断代表着其它线程对A线程打了个招呼，“A，你要中断了”，不代表线程A 会立即停止自己的工作，同样A线程可以不理会这种请求。因为Java 中的线程是协作式的，不是抢占式。线程通过检查自身的中断标志位是否被置为true来进行响应。

private static class UserThread extends Thread{
public UserThread(String name){
super(name);
}
@Override
public void run() {
String threadName = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(threadName + "interrupt flag = " + isInterrupted());
while (!isInterrupted()){
// while (!Thread.interrupted()){
// while (true){
System.out.println(threadName+ "is running");
System.out.println(threadName+ "inner interrupt flag = "+ isInterrupted());
}
System.out.println(threadName+ "interrupt flag = " + isInterrupted());
}
}
public static void main(String[] args) {
Thread endTread = new UserThread("endTread");
endTread.start();
try {
Thread.sleep(20);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 中断线程， 其实设置线程的标识位
endTread.interrupt();
}

运行上面的代码：

我们发现，在使用isInterrupted()进行线程中断的之后，isInterrupted()会返回一个true。

我们一起来看一下isInterrupted() 方法的源码：

我们再使用一下静态的 interrupted()方法，他返回的也是一个bool 值，

先看一下这个方法的源码：

从源码中我们发现，它返回也是中断标识符，但是，它把中断标识符给重新赋值成了true。

我们来看一下运行效果：

由此我们可以总结出：**线程通过方法 isInterrupted()来进行判断是否被中断，也可以调用静态方法 Thread.interrupted()来进行判断当前线程是否被中断，不过 Thread.interrupted()会同时将中断标识位改写为 false。**

3、阻塞

如果一个线程处于阻塞状态（如线程调用了 thread.sleep、thread.join、 thread.wait 等），则线程在检查中断标识时，如果发现中断标识位true，则会在这些阻塞方法调用处抛出InterruptedException 异常，并且在抛出异常后会立即将线程的中断标识位清除，即重新设置为true。

private static class UserThread extends Thread{
public UserThread(String name){
super(name);
}
@Override
public void run() {
String threadName = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(threadName + "interrupt flag = " + isInterrupted());
while (!isInterrupted()){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println(threadName+ "inner interrupt flag = "+ isInterrupted());
e.printStackTrace();
}
System.out.println(threadName+ "is running");
}
System.out.println(threadName+ "interrupt flag = " + isInterrupted());
}
}
public static void main(String[] args) {
Thread endTread = new UserThread("endTread");
endTread.start();
try {
Thread.sleep(20);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 中断线程， 其实设置线程的标识位
endTread.interrupt();
}

上面代码运行结果：

那么像这种，我们该怎么去中中断操作呢？只需要在??catch?? 中调用??interrupt()?? 方法就可以了

代码运行结果：

4、深入理解run 和 start

Thread类是Java里对线程概念的抽象，可以这样理解：我们通过??new Thread()?? 其实只是new出一个thread的实例，还没有和操作系统中真正的线程挂起勾来。只有执行了??start()?? 方法后，才实现了真正意义上的启动线程。
??start()?? 方法让一个线程进入就绪队列等待分配CPU，分到CPU后才调用??run()??方法，??start()?? 方法不能重复调用，如果重复调用，就会抛出异常。
run() 方法是业务逻辑实现的地方，本质上和任意一个类的任意一个成员方法并没有任何区别，可以重复执行，也可以单独调用。

那么start() 和 run() 有什么区别呢？请看代码：

private static class UserThread extends Thread{
@Override
public void run() {
int i = 90;
while (i > 0){
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("I am "+Thread.currentThread().getName()+"and now the i="+ i--);
}
}
}
public static void main(String[] args) {
Thread endTread = new UserThread();
endTread.setName("threadRun");
endTread.start();
}

代码运行结果：(观察运行结果，我们可以得出，调用start() 方法的时候，执行start() 方法的是子线程)

我们修改一下代码，调用??run()?? 方法

public static void main(String[] args) {
Thread endTread = new UserThread();
endTread.setName("threadRun");
endTread.run();

}

查看运行结果：(观察运行结果，我们可以得出，调用run() 方法的时候，执行run() 方法的是主线程)

5、join 方法

join() 方法是把指定的线程加入到当前线程，可以将两个交替执行的线程合并为顺序执行。

static class Students implements Runnable {
private Thread thread;
public Students(Thread thread) {
this.thread = thread;
}
public Students() {
}
@Override
public void run() {
System.out.println("学生开始排队打饭。。。。。");
try {
if (thread != null) thread.join();
// 休眠2 秒
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("学生打饭完成");
}
}
static class Teacher implements Runnable {
@Override
public void run() {
try {
// 休眠2 秒
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("老师开始打饭、、、、、");
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "老师打饭完成。");
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Teacher teacher = new Teacher();
Thread teaThread = new Thread(teacher);
Students students = new Students(teaThread);
Thread stuThread = new Thread(students);
stuThread.start();
teaThread.start();
System.out.println("我开始打饭、、、、、");
stuThread.join();
// 让主线程休眠2 秒
Thread.sleep(2000);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"我打饭完成");
}

代码运行结果如下：

由上代码运行结果，我们可以得出：**在线程B中调用了线程A的??join()?? 方法，只到线程A 执行完毕后，才会继续执行线程B的。**

6、线程优先级

在 Java 线程中，通过一个整型成员变量 priority 来控制优先级，优先级的范围从 1~10，在线程构建的时候可以通过??setPriority(int)??方法来修改优先级，默认优先级是 5，优先级高的线程分配时间片的数量要多于优先级低的线程。

设置线程优先级时，针对频繁阻塞（休眠或者I/O操作）的线程需要设置较高优先级，而偏重计算（需要较多CPU时间或者偏运算）的线程则设置较低的优先级，确保处理器不会被独占。在不同的 JVM 以及操作系统上，线程规划会存在差异，有些操作系统甚至会忽略对线程优先级的设定。

7、守护线程

Daemon（守护）线程是一种支持型线程，因为它主要被用作程序中后台调度以及支持性工作。这意味着，当一个 Java 虚拟机中不存在非 Daemon 线程的时候，Java 虚拟机将会退出。可以通过调用??Thread.setDaemon(true)??将线程设置为Daemon线程。我们一般用不上，比如垃圾回收线程就是Daemon线程。

Daemon线程被用作完成支持性工作，但是在 Java 虚拟机退出时Daemon线程中的??finally?? 块并不一定会执行。在构建Daemon线程时，不能依靠??finally?? 块中的内容来确保执行关闭或清理资源的逻辑。

8、synchronized 内置锁

线程开始运行，拥有自己的栈空间，就如同一个脚本一样，按照既定的代码一步一步地执行，直到终止。但是，每个运行中的线程，如果仅仅是孤立地运行，那么没有一点儿价值，或者说价值很少，如果多个线程能够相互配合完成工作，包括数据之间的共享，协同处理事情。这将会带来巨大的价值。

Java支持多个线程同时访问一个对象或者对象的成员变量，关键字synchronized可以修饰方法或者以同步块的形式来进行使用，它主要确保多个线程在同一个时刻，只能有一个线程处于方法或者同步块中，它保证了线程对变量访问的可见性和排他性，又称为内置锁机制。

下面我们看一段代码，在main 方法中启动两个线程，每个线程的count 值都是10000，两个线程的和应该就是20000。

public class OnlyMain {
private long count = 0;
private Object object = new Object();
public long getCount() {
return count;
}
public void incCount() {
count++;
}
// 线程
private static class Count extends Thread {
private OnlyMain onlyMain;

public Count(OnlyMain onlyMain) {
this.onlyMain = onlyMain;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
// count = count++ = 10000
onlyMain.incCount();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
OnlyMain onlyMain = new OnlyMain();
// 启动两个线程
Count count1 = new Count(onlyMain);
Count count2 = new Count(onlyMain);
count1.start();
count2.start();
Thread.sleep(50);
System.out.println(onlyMain.count);
}
}

代码的运行结果是：

经过多次运行，每次运行的结果都不一样，只有在很少很少的几率的情况下，才会出现正确的20000结果值，这是为什么呢？

这是因为，两个线程同时对count 成员变量进行访问，才导致输出结果的错误。怎么解决呢？使用synchronized 内置锁。

修改上面代码中的incCount() 方法，添加一个内锁：

public synchronized void incCount() {
count++;
}

这样我们就能保证每次运行的正确结果了：

9、对象锁和类锁

对象锁是用于对象实例方法的锁，或者一个对象实例上，类锁是用于类的静态方法或一个类的class 上的，我们知道，类的对象实例可以有很多个，但是每个类只有一个class对象，所有不同对象实例的对象锁是互不干扰的，但是每个类只有一个类锁。

但是有一点必须要注意的是，其实类锁只是一个概念上的东西，并不是真实存在的，类锁其实锁的是每个类的对应的class 对象。类锁和对象锁之间也是互不干扰的。

二、总结

到此这篇关于Java 天生就是多线程的文章就介绍到这了,更多相关Java 多线程内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持！

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