Java多线程介绍¶
更新日期: 2021-9-6
- 2021-9-6 创建文档
运行环境与工具
- jdk1.8.0
- macOS 11.4
- IDEA
操作系统可以在同一时刻运行多个程序。例如一边播放音乐，一边下载文件和浏览网页。操作系统将cpu的时间片分配给每一个进程，给人一种并行处理的感觉。
一个多线程程序可以同时执行多个任务。通常，每一个任务称为一个线程（thread），它是线程控制的简称。可以同时运行一个以上线程的程序成为多线程程序（multithreaded）。
多进程和多线程有哪些区别呢？
本质区别在于进程每个进程有自己的一整套变量，而线程则共享数据。 线程比进程更轻量级，创建、销毁一个线程比启动新进程的开销要小。
实际应用中，多线程非常有用。例如应用一边处理用户的输入指令，一遍联网获取数据。
本文我们介绍Java中的Thread类。
Thread¶
Thread类属于java.lang包。
要创建一个线程很简单，新建一个Thread对象，并传入一个Runnable，实现run()方法。
调用start()方法启动线程。
不要直接调用run()方法
直接调用run()方法不会启动新的线程，而是直接在当前线程执行任务。
我们来看一个使用了Thread.sleep()方法的例子。
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (String a : "rustfisher said: hello".split("")) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.print(a);
}
});
t1.start();
sleep(int)方法会让线程睡眠一个指定的时间（单位毫秒）。并且需要try-catch捕获InterruptedException异常。
中断线程¶
当run()方法执行完最后一条语句后，或者return，或者出现了未捕获的异常，线程将会终止。
使用Thread的interrupt方法也可以终止线程。调用interrupt方法时，会修改线程的中断状态为true。
用isInterrupted()可以查看线程的中断状态。
但如果线程被阻塞了，就没法检测中断状态。当在一个被阻塞的线程（sleep或者wait）上调用interrupt方法，阻塞调用将会被InterruptedException中断。
被中断的线程可以决定如何响应中断。可以简单地将中断作为一个终止请求。比如我们主动捕获InterruptedException。
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (String a : "rustfisher said: hello".split("")) {
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("被中断 退出线程");
return;
}
System.out.print(a);
}
});
t2.start();
new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
t2.interrupt();
}).start();
interrupt()来中断线程t2。而线程t2的run()方法中捕获InterruptedException后，可以进行自己的处理。
线程的状态¶
线程有6种状态，用枚举类State来表示：
- NEW（新创建）
- RUNNABLE（可运行）
- BLOCKED（被阻塞）
- WAITING（等待）
- TIMED_WAITING（计时等待）
- TERMINATED（被终止）
用getState()方法可以获取到线程的状态。
新创建线程¶
new一个线程的时候，线程还没开始运行，此时是NEW（新创建）状态。在线程可以运行前，还有一些工作要做。
可运行线程¶
一旦调用start()方法，线程处于RUNNABLE（可运行）状态。调用start()后并不保证线程会立刻运行，而是要看操作系统的安排。
一个线程开始运行后，它不一定时刻处于运行状态。操作系统可以让其他线程获得运行机会。一个可运行的线程可能正在运行也可能没在运行。
被阻塞和等待¶
线程处于被阻塞和等待状态时，它暂时不活动。不运行代码，且只消耗最少的资源。直到线程调度器重新激活它。
- 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，则这个线程进入阻塞状态。当这个锁被释放，并且线程调度器允许这个线程持有它，该线程变成非阻塞状态。
- 当线程等待另一个线程通知调度器，它自己进入等待状态。例如调用
Object.wait()或者Thread.join()方法。 - 带有超时参数的方法可让线程进入超时等待状态。例如
Thread.sleep()，Object.wait(long)，Thread.join(long)，Lock.tryLock(long time, TimeUnit unit)
上面这个图展示了状态之间的切换。
被终止¶
终止的原因：
- run方法正常退出
- 出现了没有捕获的异常而终止了run方法
线程属性¶
线程优先级，守护线程，线程组以及处理未捕获异常的处理器。
线程优先级¶
Java中每个线程都有一个优先级。默认情况下，线程继承它的父线程的优先级。
可用setPriority(int)方法设置优先级。优先级最大为MAX_PRIORITY = 10，最小为MIN_PRIORITY = 1，普通的是NORM_PRIORITY = 5。
线程调度器有机会选新线程是，会优先选高优先级的线程。
守护线程¶
调用setDaemon(true)可以切换为守护线程（daemon thread）。守护线程的用途是为其他线程提供服务。例如计时线程。
当只剩下守护线程时，虚拟机就退出了。
守护线程不应该去访问固有资源，如文件和数据库。
未捕获异常处理器¶
run()方法里抛出一个未捕获异常，在线程死亡前，异常被传递到一个用于未捕获异常的处理器。
要使用这个处理器，需要实现接口Thread.UncaughtExceptionHandler，并且用setUncaughtExceptionHandler(Thread.UncaughtExceptionHandler)方法把它交给线程。
Thread t3 = new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(5);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
return;
}
int x = 0, y = 3;
int z = y / x; // 故意弄一个异常
});
t3.setUncaughtExceptionHandler(new Thread.UncaughtExceptionHandler() {
@Override
public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
System.out.println(t + "有未捕获异常");
e.printStackTrace();
}
});
t3.start();
运行后，run()方法里抛出ArithmeticException异常
Thread[Thread-0,5,main]有未捕获异常
java.lang.ArithmeticException: / by zero
at Main.lambda$main$0(Main.java:15)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
也可以用静态方法Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(Thread.UncaughtExceptionHandler)给所有的线程安装一个默认处理器。可以在这个默认处理器里做一些工作，例如记录日志。
ThreadGroup代表着一组线程。也可以包含另外的线程组。
ThreadGroup类实现了UncaughtExceptionHandler接口。它的uncaughtException(Thread t, Throwable e)方法会有如下操作
- 如果该线程组有父线程组，则父线程组的
uncaughtException被调用。 - 否则，如果
Thread.getDefaultUncaughtExceptionHandler()返回一个非空处理器，则使用这个处理器。 - 否则，如果抛出的Throwable是ThreadDeath对象，就什么也不做。
- 否则，线程的名字和Throwable的栈踪迹输出到
System.err上。
参考书籍： Core Java, Volume II - Advanced Features 7th Edition
建议参考： Concurrent Programming in Java
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