type
status
date
slug
summary
tags
category
icon
password
example-row
example-row

生命周期

Java线程的生命周期包括以下几个状态：
  • New（新建）： 线程对象被创建，但尚未启动。
  • Runnable（可运行）： 线程已启动，等待CPU时间片执行。
  • Blocked（阻塞）： 线程等待某个监视器锁。
  • Waiting（等待）： 线程等待另一个线程执行特定操作。
  • Timed Waiting（计时等待）： 线程等待一定时间。
  • Terminated（终止）： 线程已完成执行。

优先级

线程优先级分为10个等级，1最低，5默认，10最高。线程提供了3个常量：
  • MIN_PRIORITY：1 对应最低优先级；
  • MAX_PRIORITY： 10 对应最高优先级；
  • NORM_PRIORITY：5 默认优先级。

线程使用

在Java中，线程可以通过继承Thread类或实现Runnable、Callable接口来创建。实现 Runnable 和 Callable 接口的类只能当做一个可以在线程中运行的任务，不是真正意义上的线程，因此最后还需要通过 Thread 来调用。可以说任务是通过线程驱动从而执行的。

继承Thread类

实现Runnable接口

实现Callable接口

与 Runnable 相比，Callable 可以有返回值，返回值通过 FutureTask 进行封装。

相关API

获取当前线程

获取当前线程ID

获取当前线程名字

获取当前线程优先级

获取当前线程存活状态

获取当前线程是否为守护线程：

获取当前线程是否被中断:

守护线程

守护线程是程序运行时在后台提供服务的线程，不属于程序中不可或缺的部分。当所有非守护线程结束时，程序也就终止，同时会杀死所有守护线程。使用setDaemon()方法将一个线程设置为守护线程。
输出结果：

线程阻塞

Thread提供了一个静态方法: sleep，该方法会阻塞运行当前方法的线程指定毫秒。当超时后，线程会自动回到Runnable状态，等待再次分配时间片运行：

线程中断

一个线程执行完毕之后会自动结束，如果在运行过程中发生异常也会提前结束。

InterruptedException

通过调用一个线程的 interrupt() 来中断该线程，如果该线程处于阻塞、限期等待或者无限期等待状态，那么就会抛出 InterruptedException，从而提前结束该线程。该方法无法中断 I/O 阻塞和 synchronized 锁阻塞。
执行main方法后，打印输出：
在 main() 中启动一个线程之后再中断它，由于线程中调用了 Thread.sleep()方法，因此会抛出一个 InterruptedException，从而提前结束线程，不执行之后的语句。

interrupted()

如果一个线程的run() 方法执行一个无限循环，并且没有执行 sleep() 等会抛出InterruptedException的操作，那么调用线程的interrupt()方法就无法使线程提前结束。
但是调用interrupt()方法会设置线程的中断标记，此时调用interrupted()方法会返回 true。因此可以在循环体中使用interrupted() 方法来判断线程是否处于中断状态，从而提前结束线程。
执行main方法后打印输出：

Executor 的中断操作

调用 Executor 的 shutdown()方法会等待线程都执行完毕之后再关闭，但是如果调用的是shutdownNow()方法，则相当于调用每个线程的interrupt()方法。
执行main方法后打印输出：
如果只想中断 Executor 中的一个线程，可以通过使用 submit() 方法来提交一个线程，它会返回一个 Future<?> 对象，通过调用该对象的 cancel(true) 方法就可以中断线程。
执行main方法后打印输出：

线程互斥同步

Java 提供了两种锁机制来控制多个线程对共享资源的互斥访问，第一个是 JVM 实现的 synchronized，而另一个是 JDK 实现的 ReentrantLock。

synchronized对比ReentrantLock

1. 锁的实现
synchronized 是 JVM 实现的，而 ReentrantLock 是 JDK 实现的。
2. 性能
新版本 Java 对 synchronized 进行了很多优化，例如自旋锁等，synchronized 与 ReentrantLock 大致相同。
3. 等待可中断
当持有锁的线程长期不释放锁的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待，改为处理其他事情。
ReentrantLock 可中断，而 synchronized 不行。
4. 公平锁
公平锁是指多个线程在等待同一个锁时，必须按照申请锁的时间顺序来依次获得锁。
synchronized 中的锁是非公平的，ReentrantLock 默认情况下也是非公平的，但是也可以是公平的。
5. 锁绑定多个条件
一个 ReentrantLock 可以同时绑定多个 Condition 对象。

使用选择

除非需要使用 ReentrantLock 的高级功能，否则优先使用 synchronized。这是因为 synchronized 是 JVM 实现的一种锁机制，JVM 原生地支持它，而 ReentrantLock 不是所有的 JDK 版本都支持。并且使用 synchronized 不用担心没有释放锁而导致死锁问题，因为 JVM 会确保锁的释放。

线程间协作

join()

在线程中调用另一个线程的 join() 方法，会将当前线程挂起，而不是忙等待，直到目标线程结束。
上面示例代码中，虽然 b 线程先启动，但是因为在 b 线程中调用了 a 线程的 join() 方法，b 线程会等待 a 线程结束才继续执行，因此最后能够保证 a 线程的输出先于 b 线程的输出。

等待/通知机制（wait/notify/notifyAll）

这些方法是Object类的一部分，用于线程间的协作。
  • wait(): 使当前线程进入等待状态，直到被其他线程通知（通过notify或notifyAll）。
  • notify(): 唤醒一个正在等待该对象监视器的线程。
  • notifyAll(): 唤醒所有正在等待该对象监视器的线程。

阻塞队列（BlockingQueue）

Java的java.util.concurrent包提供了多种阻塞队列，如ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue等，可以用来实现线程间的生产者-消费者模型。

信号量（Semaphore）

Semaphore（信号量）是Java并发编程中用于控制同时访问特定资源的线程数量的机制。线程可以通过acquire方法获取许可，通过release方法释放许可。信号量主要有两种类型：
  1. 公平信号量：按照先到先得的顺序分配许可。
  1. 非公平信号量：不保证许可的分配顺序。

CountDownLatch 和 CyclicBarrier

这两个类都用于实现线程的同步，但有不同的使用场景。
  • CountDownLatch：一个或多个线程等待其他线程完成某些操作。
  • CyclicBarrier：使一组线程达到一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞，直到最后一个线程达到屏障时，屏障才会打开，所有被屏障拦截的线程才会继续执行。
CountDownLatch的使用
  1. 创建CountDownLatch并设置计数器值。
  1. 启动多线程并且调用CountDownLatch实例的countDown()方法。
  1. 主线程调用 await() 方法，这样主线程的操作就会在这个方法上阻塞，直到其他线程完成各自的任务，count值为0，停止阻塞，主线程继续执行。
CyclicBarrier的使用
CyclicBarrier类似于CountDownLatch也是个计数器， 不同的是CyclicBarrier数的是调用了CyclicBarrier.await()进入等待的线程数， 当线程数达到了CyclicBarrier初始时规定的数目时，所有进入等待状态的线程被唤醒并继续。CyclicBarrier初始时还可带一个Runnable的参数，此Runnable任务在CyclicBarrier的数目达到后，所有其它线程被唤醒前被执行。
打印输出：
  • CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(numberOfThreads, new Runnable() { ... });：创建一个 CyclicBarrier，要求 numberOfThreads 个线程在继续执行前在此屏障处等待，并在所有线程到达屏障时执行给定的屏障操作。
  • barrier.await();：使当前线程在屏障处等待，直到所有线程都调用此方法。
  • 当所有线程都到达屏障后，执行屏障操作，然后所有线程继续执行各自的第二部分任务。
注意事项
  1. 屏障破坏：如果某个线程在等待时被中断或超时，屏障会被破坏，所有等待中的线程都会抛出 BrokenBarrierException。
  1. 循环使用：CyclicBarrier 可以被重复使用，当所有等待线程都被释放后，屏障会自动重置，可以再次使用。

锁和条件变量（ReentrantLock 和 Condition）

java.util.concurrent 类库中提供了 Condition 类来实现线程之间的协调，可以在 Condition 上调用 await() 方法使线程等待，其它线程调用 signal() 或 signalAll() 方法唤醒等待的线程。相比于 wait() 这种等待方式，await() 可以指定等待的条件，因此更加灵活。

参考：

相关文章
【工具004】个人比较喜欢的IDE功能推荐
【java笔记001】String常用方法
【java笔记002】接口
【java笔记003】final关键字
【java笔记004】匿名内部类
【java笔记005】java注解
【java并发001】理论知识【mysql优化002】深分页下慢sql处理
  • Twikoo