《java 核心技术》这本书真的不错,知识点很全面,翻译质量也还不错,本系列博文是对该书中并发章节的一个总结。
什么是线程
官方解释:线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位,包含于进程之中,是进程中的实际运作单位。也就是说线程是代码运行的载体,我们所编写的代码都是在线程上跑的,以一个最简单的 hellowWorld 为例:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(\"Hello World!\");
System.out.println(\"当前线程名为:\"+Thread.currentThread().getName());
System.out.println(\"当前线程id为:\"+Thread.currentThread().getId());
}
}
结果为:
Hello World!
当前线程名为:main
当前线程id为:1
在程序运行时默认会创建一个主线程来执行代码,线程名为:main,线程 id 为 1
什么是多线程
顾名思义就是多个线程同时运行,提高程序执行速度。单个线程一次只能做一件事,想要提高执行效率有两种途径:
- 异步。因为大多数时候线程都不是时刻在进行计算,都是在等待 io 操作,那么就可以将等待时间利用起来以提高线程的利用率。这里不做过多讨论,想要进一步了解异步的可以学习 Node.js(原生支持异步)
- 多线程。一个线程一次只能做一件事,那么多个线程就能同时做多件事了,通过增大线程数来提高执行速度。
如何创建线程
创建线程有两种方法
- 继承 Thread 类
- 实现 runnable 接口
继承 Thread 类
不推荐本方式来创建线程,原因显而易见:java 不支持多继承,如果继承了 Thread 类就不能再继承其他类了。
使用继承方式创建线程代码如下:
public class CustomThreadExtendThread extends Thread{
@Override
public void run() {
String threadName = Thread.currentThread().getName();
long threadId = Thread.currentThread().getId();
System.out.println(\"创建线程名为:\"+threadName+\",id为:\"+threadId);
}
public static void main(String[] args){
Thread thread1 = new CustomThreadExtendThread();
Thread thread2 = new CustomThreadExtendThread();
thread1.start();
thread2.start();
}
}
实现 runnable 接口
实现接口来创建线程是目前推荐的一种方式,原因也很简单:一个类可以实现多个接口。实现 Runnable 接口并不影响实现类再去实现其他接口。
使用实现接口方式创建线程代码如下:
public class CustomThreadImplementInterface implements Runnable {
@Override
public void run() {
Thread.currentThread().setName(((Double) Math.random()).toString());
String threadName = Thread.currentThread().getName();
long threadId = Thread.currentThread().getId();
System.out.println(\"创建线程名为:\" + threadName + \",id为:\" + threadId);
}
public static void main(String[] args) {
Thread thread1 = new Thread(new CustomThreadImplementInterface());
Thread thread2 = new Thread(new CustomThreadExtendThread());
thread1.start();
thread2.start();
//使用lambda表达式,让创建线程更简单
new Thread(() -> {
System.out.println(\"创建了一个新线程\");
}).start();
}
}
通过查看 Thread 源码可以看到 Thread 类也是 Runnable 接口的一个实现类。
PS:后续代码全部使用 runnable 创建线程
线程状态
上面只是演示了线程的创建,现在来详细了解线程的状态。在 java 规范中,线程可以有以下 6 种状态:
- New(新创建)
- Runnable(可运行)
- Blocked(阻塞)
- Waiting(等待)
- Timed waiting(计时等待)
- Terminated(被终止)
新创建线程
当使用 new 操作符创建一个线程时,如 new Thread(r),线程还未开始运行,就属于新创建状态。
可运行线程
一旦调用 Thread 类的 start 方法,线程就处于可运行状态。
为什么要叫可运行状态?
因为 Java 的规范中并没有将正在 CPU 上运行定义为一个单独的状态。因此处于可运行状态的线程可能正在运行,也可能没有运行,取决于 CPU 的调度策略。
被阻塞线程和等待线程
当线程处于阻塞或等待状态时,不运行任何代码且消耗最少的资源。直到重新运行。有如下几种途径让线程进入阻塞或等待状态:
- 当一个线程试图获取一个内部的对象锁,而该锁被其他线程持有
- 当线程等待另一个线程通知调度器一个条件时,进入等待状态。比如调用 Object.wait 或 Thread.join 方法,或等待 java.util.concurrent 库中的 Lock 或 Condition 时。
- 当调用计时等待方法时。比如 Thread.sleep,Object.wait,Thread.join,Lock.tryLock 以及 Condition.await
被终止的线程
线程可由以下两种办法进入终止状态:
- run 方法的结束而自然死亡
- 未捕获异常中止了 run 方法而意外死亡
注意: 调用线程的 stop 方法也可以终止线程,但是这个方法已经被弃用,最好不要使用。
线程属性
线程有各种属性:优先级,守护线程,线程组以及处理未捕获异常处理器。
线程优先级
java 中,每个线程都有一个优先级。默认情况下,线程继承父线程优先级。也可以调用setPriority
方法指定优先级。优先级范围:1(MIN_PRIORITY)-10(MAX_PRIORITY).NORM_PRIORITY 为 5,这些常量定义在 Thread 类中.
注意: 线程优先级时高度依赖于系统的,因此当 java 线程优先级映射到宿主机平台的优先级时,优先级个数可能会变少或者变成 0.比如,Windows 中有 7 个优先级,java 线程映射时部分优先级将会映射到相同的操作系统优先级上。Oracle 为 Linux 编写的 java 虚拟机中,忽略了线程的优先级,所有 java 线程都有相同的优先级。不要编写依赖优先级的代码。
守护线程
通过调用Thread.setDaemon(true)
将一个线程转换为守护线程。守护线程唯一的用户是为其他线程提供服务,比如计时线程,定时发送计时信号给其他线程。因此当虚拟机中只有守护线程时,虚拟机就会关闭退出。不要在守护线程中访问任何资源,处理任何业务逻辑
未捕获异常处理器
线程的 run 方法不能抛出任何受查异常,非受查异常会导致线程终止,除了 try/catch 捕获异常外,还可以通过未捕获异常处理器来处理异常。异常处理器需要实现Thread.UncaughtExceptionHandler
接口。
可以使用线程示例的setUncaughtExceptionHandler()
方法为某个线程设置处理器,也可使用Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler()
为所有线程设置默认处理器,代码如下:
public class CustomExceptionHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler {
@Override
public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
System.out.println(\"捕获到线程\"+t.getName()+\",异常:\" + e.getMessage());
e.printStackTrace();
}
public static void main(String[] args) {
Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(new CustomExceptionHandler());
new Thread(() -> {
throw new RuntimeException(\"test\");
}).start();
}
}
如果不设置默认处理器且不为独立的线程设置处理器,那么该线程的处理器就为该线程的线程组对象--ThreadGroup(因为线程组对象实现了Thread.UncaughtExceptionHandler
接口)。
本篇所用全部代码:github