线程的四种操作

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2的n次方 发表于 2024/10/24 13:14:23 2024/10/24
【摘要】 1. 线程的开启start和run的区别：run：描述了线程要执行的任务，也可以称为线程的入口start：调用系统函数，真正的在系统内核中创建线程（创建PCB，加入到链表中），此处的start会根据不同的系统，分别调用不同的api，创建好之后的线程，再单独去执行run（所以说，start的本质是调用系统api，系统的api会在内核中创建线程）start执行的速度是比较快的，一旦 start ...

1. 线程的开启

start和run的区别：

run：描述了线程要执行的任务，也可以称为线程的入口

start：调用系统函数，真正的在系统内核中创建线程（创建PCB，加入到链表中），此处的start会根据不同的系统，分别调用不同的api，创建好之后的线程，再单独去执行run（所以说，start的本质是调用系统api，系统的api会在内核中创建线程）

start执行的速度是比较快的，一旦 start 执行完毕，新线程就会开始执行，调用start的线程，main线程也会继续执行


​

在Java中，一个Thread对象只能对应到一个系统中的线程，在start中就会根据线程的状态来判断，如果Thread对象没有start，此时的状态就是一个new状态，可以顺利调用start，如果已经调用过start，就会进入到其他状态，只要不是new状态，都会抛出异常


​

2. 线程的终止

当线程B正在运行时，如果发生了特殊情况需要终止掉线程，有两种实现方式：

  1. 通过共享的标记来进行沟通
  2. 调用interrupt()方法来通知

先来看使用自定义的isQuit作为标志位的例子：

public class ThreadDemo4 {
    private static boolean isQuit = false;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                while (!isQuit){
                    System.out.println("thread");
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                }
                System.out.println("thread线程终止了");
            }
        };
        thread.start();
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println("main线程尝试终止thread线程...");
        isQuit = true;
    }
}


​

这时就有一个问题需要注意：

如果isQuit不用static修饰，改为main方法里的局部变量可行不可行？ans:肯定是不可行的


​

这就涉及到了lambda表达式变量捕获的问题了

变量捕获是lambda表达式/匿名内部类中的一个语法规则：isQuit和lambda表达式定义在一个作用域中，此时lambda内部是可以访问到外部（和lambda同一个作用域）中的变量的，Java中的变量捕获是有一个特殊要求的，要求捕获的变量必须是final或事实final（虽然不是final修饰，但是后面没有更改）

就如上面的代码中，isQuit后面是被修改了的，所以就违反了语法规则

刚开始的形式为什么可以：写在外面就是外部类的成员变量，内部类本来就是可以访问外部类的

再来看interrupted的例子：

Thread类里面有一个boolean类型的成员变量interrupted，初始状态为false，一旦外面有线程调用interrupt方法，就会设置标志位为true

public class ThreadDemo5 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(()->{
            Thread currentThread = Thread.currentThread();
            while (!currentThread.isInterrupted()){
                System.out.println("thread");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        });
        thread.start();
        Thread.sleep(1000);
        //主线程中控制thread被终止，设置标志位
        thread.interrupt();
    }
}

看起来是和自定义的标志位一样的，但是运行之后就会发现出现了异常：


​

由于在循环中判断和打印的操作太快了，整个循环的时间都是花在sleep方法里的，当main中调用interrupt时，大概率线程thread是在sleep中的，此时Interrupt就不仅能设置标志位，还可以唤醒thread线程，就会抛出InterruptedException异常，catch中捕获到异常也是做了抛出处理，就交给了JVM，程序就异常终止，那么把处理异常的方式更改一下试试：


​

这时就会发现while循环中的代码一直在执行

这里的原因是当sleep等阻塞函数被唤醒之后，就会清空刚刚设置的标志位，这时interrupted就一直是初始状态，也就导致了死循环，如果需要结束循环，可以把刚刚的异常处理直接改为break。

Java中终止线程的方式：A线程希望B线程能够终止，B线程收到这样的请求之后就可以自行决定是否是立即终止，稍后终止还是直接无视

  1. 如果B线程想要无视A，catch中就什么也不做，B线程就继续执行（sleep清除标志位）
  2. 如果B线程想要立即结束，就在catch中直接break或return
  3. 如果B线程想要稍后再终止，就可以在catch中添加其他的逻辑（释放资源，清理数据，提交结果...），这些完成之后再break/return.

3. 线程的等待

在之前提到过，操作系统针对多个线程的执行是一个“随机执行，抢占式调度”的过程，哪条线程先执行和先结束是不确定的，不过可以通过使用线程等待来决定哪条线程先结束，也就是让最后结束的线程等待先结束的线程，此时后结束的线程就进入了阻塞状态


​

例如在a线程中调用b.join()，就是让a线程等待b线程先结束，然后a再继续执行

public class ThreadDemo6 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 3; i++) {
                System.out.println("thread1");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
            System.out.println("thread1结束了");
        });
        thread1.start();
        System.out.println("main线程开始等待");
        try {
            thread1.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println("main线程结束等待");
    }
}


​

上面的代码是thread1线程先执行，然后main线程开始等待，进入阻塞状态，如果说修改为先让thread1线程结束，main线程再开始等待会如何呢？


​

此时join并没有发生阻塞，join方法就是确保被等待的线程能够先结束，如果已经结束了，就没有等待的必要了

此外，任何线程都可以等待别的线程，而且可以等待多个线程，或者是多个线程之间互相等待

public class ThreadDemo7 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(()->{
            for(int i = 0;i < 3;i++){
                System.out.println("线程t1执行...");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
            System.out.println("线程t1结束");
        });
        Thread t2 = new Thread(()->{
            for(int i = 0;i < 3;i++){
                System.out.println("线程t2执行...");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
            System.out.println("线程t2结束");
        });
        t1.start();
        t2.start();
        System.out.println("main线程开始等待...");
        t1.join();
        t2.join();
        System.out.println("main线程结束等待");
    }
}


​

这就是main线程同时等待两个线程的例子，关于两个join的顺序其实没有区别，最终都是等待了4s


​

在main等待t1和t2同时，t2也可以等待t1：


​

这样就把原来t1和t2并发执行修改为了t1先执行

main线程也可以被其他线程等待，不过写法不同的是，需要先获取main线程的引用

public class ThreadDemo8 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread mainThread = Thread.currentThread();
        Thread thread = new Thread(()->{
            System.out.println("thread等待main线程");
            try {
                mainThread.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println("结束等待");
        });
        thread.start();
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println("main线程结束");
    }
}


​

在上面使用的join方法中，由于是没有传入参数的，就表示被等待的线程只要没有执行完，就会一直等待，这种方式肯定是不好的，如果被等待的线程出现问题了，就会使这个等待操作一直进行，所以就有了传参的版本，但上面列举的第三个高精度的一般也用不到

4. 线程的休眠

之前一直用的Thread.sleep()这个操作就是让调用的线程阻塞等待一定时间的，线程执行sleep之后，就会使这个线程不参与CPU的调度，把CPU的资源让出来，给其他线程使用，在开发时，如果发现某个线程的CPU占用率过高，就可以通过sleep来改善，虽然说线程的优先级也可以影响，但比较有限

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Java 任务调度
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