【JUC】JAVA线程小结

news2024/9/28 21:27:16

Java线程

  • 前言——阅读10-20分钟
    • 🎆1.创建和运行线程
      • Thread
      • Runable
      • FutureTask
      • 多个线程运行方式
    • 📣2.不同操作系统查看进程线程的方法
      • windows
      • linux
      • Java命令行
    • 🚀3.java线程运行原理
      • 栈与栈帧
      • 线程上下文切换（Thread Context Switch）
    • 👇4.常见的线程API
      • 不推荐的方法
    • 🐳5.Runable和Thread的run的区别
      • 为什么有 Thread 还要有 Runable
      • start和run的区别
    • 🍑6.sleep和yield区别
        • Sleep
        • Yield
    • 🌯7.sleep和wait区别
    • ✨8.wait和await区别
    • 📢9.Join方法
        • 为什么需要Join
    • 💞10.interrupt
      • 打断 sleep,wait,join已阻塞线程
    • 🐴11.主线程和守护线程
      • 什么是守护线程
      • 将线程设置为守护线程
    • 🤙12.操作系统线程的5种状态
    • 😜13.Java线程的6种状态
    • 本章的重点在于掌握

在这里插入图片描述

前言——阅读10-20分钟

本文仅对Java的线程使用学习做个小结，不涉及过多底层原理和锁的实现，

🎆1.创建和运行线程

Thread

  • run任务创建和start执行都由线程直接操作
// 创建线程对象
Thread t = new Thread() {
   public void run() {
	// 要执行的任务
    };
	// 启动线程
t.start();

Runable

  • 任务由Runable创建
  • 任务由Thread线程执行
  • 达到解耦目录，执行结果是一样的
Runnable runnable = new Runnable() {
	public void run(){
// 要执行的任务
	}
};
// 创建线程对象
Thread t = new Thread( runnable );
// 启动线程
t.start();

FutureTask

  • FutureTask的作用和Runable一样
  • FutureTask有返回值， Runable 无返回值
  • 可以用FutureTask task 接收线程执行的返回值
  • task.get()获取返回值
// 创建任务对象
FutureTask<Integer> task3 = new FutureTask<>(() -> {
	log.debug("hello");
	return 100;
});
// 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字，推荐
new Thread(task3, "t3").start();
// 主线程阻塞，同步等待 task 执行完毕的结果
Integer result = task3.get();
log.debug("结果是:{}", result);

多个线程运行方式

  • 交替执行
  • 谁先谁后，不由我们控制，由CPU决定

📣2.不同操作系统查看进程线程的方法

windows

任务管理器可以查看进程和线程数，也可以用来杀死进程

  • tasklist 查看进程
  • taskkill 杀死进程

linux

  • ps -fe 查看所有进程
  • ps -fT -p 查看某个进程（PID）的所有线程
  • kill 杀死进程
  • top 按大写 H 切换是否显示线程
  • top -H -p 查看某个进程（PID）的所有线程

Java命令行

  • jps 命令查看所有 Java 进程
  • jstack 查看某个 Java 进程（PID）的所有线程状态
  • jconsole 来查看某个 Java 进程中线程的运行情况（图形界面）

jconsole 远程监控配置

  • 需要以如下方式运行你的 java 类
java -Djava.rmi.server.hostname=`ip地址` -Dcom.sun.management.jmxremote -
Dcom.sun.management.jmxremote.port=`连接端口` -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=是否安全连接 -
Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=是否认证 java类
  • 修改 /etc/hosts 文件将 127.0.0.1 映射至主机名

如果要认证访问，还需要做如下步骤

  • 复制 jmxremote.password 文件
  • 修改 jmxremote.password 和 jmxremote.access 文件的权限为 600 即文件所有者可读写
  • 连接时填入 controlRole（用户名），R&D（密码

🚀3.java线程运行原理

栈与栈帧

Java Virtual Machine Stacks （Java 虚拟机栈）
我们都知道 JVM 中由堆、栈、方法区所组成，其中栈内存是给谁用的呢？其实就是线程，每个线程启动后，虚拟机就会为其分配一块栈内存。

  • 每个栈由多个栈帧（Frame）组成，对应着每次方法调用时所占用的内存
  • 每个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的那个方法

线程上下文切换（Thread Context Switch）

因为以下一些原因导致 cpu 不再执行当前的线程，转而执行另一个线程的代码

  • 线程的 cpu 时间片用完
  • 垃圾回收
  • 有更高优先级的线程需要运行
  • 线程自己调用了 sleep、yield、wait、join、park、synchronized、lock 等方法

当 Context Switch 发生时，需要由操作系统保存当前线程的状态，并恢复另一个线程的状态，Java 中对应的概念就是程序计数器（Program Counter Register），它的作用是记住下一条 jvm 指令的执行地址，是线程私有的

  • 状态包括程序计数器、虚拟机栈中每个栈帧的信息，如局部变量、操作数栈、返回地址等
  • Context Switch 频繁发生会影响性能

开启IDEA的debugger模式，这里每一行对应一个栈帧

  • read方法
  • main方法
  • 先进后出，先运行的在栈底

图片.png
一个线程对应一个方法栈

  • 线程t1和t2

图片.png

👇4.常见的线程API

图片.png图片.png图片.png图片.png

不推荐的方法

图片.png

🐳5.Runable和Thread的run的区别

  1. 通过组合的方式调用run，从源码角度实际都是同一个run方法
  • 源码中Runable重载run，再传参给Thread,在Thread的中判断 Runable 不空，优先调用 Runable 的方法
  • 否则就是Thread的run方法，但其实Runable的run方法的内部还是Thread的run方法
  1. 直接在Thread重载run方法，则运行时运行重载的方法

为什么有 Thread 还要有 Runable

因为有的场景下我们需要把任务和执行两者分开解耦

  • Thread创建run任务并start执行，任务和执行都耦合在Thread对象中
  • Runable用来创建任务，以传参的方式将 Runable所带的任务传入Thread，然后让Thread执行就实现了任务和执行的解耦

有人会问什么情况下需要这种分离的玩意?

  • 消息队列: 生产者消费者就是执行者，队列里面的就是任务
  • 凡是需要创建任务和执行任务分离的场景，都可以尝试使用进行解耦

start和run的区别

  1. 直接调用 run 是在主线程中执行了 run，没有启动新的线程
  2. 使用 start 是启动新的线程，通过新的线程间接执行 run 中的代码
  3. start并不会马上执行，只是让线程进入就绪态，只有他抢到CPU才能执行

🍑6.sleep和yield区别

Sleep
  1. 调用 sleep 会让当前线程从 Running 进入 Timed Waiting 状态（阻塞）
  2. 其它线程可以使用 interrupt 方法打断正在睡眠的线程，这时 sleep 方法会抛出 InterruptedException
  3. 睡眠结束后的线程未必会立刻得到执行，而是进入 Runnable 就绪状态
  4. 建议用 TimeUnit 的 sleep 代替 Thread 的 sleep 来获得更好的可读性
  5. 不会释放锁，只跟线程相关
Yield
  1. 调用 yield 会让当前线程从 Running 进入 Runnable 就绪状态，然后调度执行其它线程
    2. 具体的实现依赖于操作系统的任务调度器

🌯7.sleep和wait区别

  • 涉及到锁，此篇只涉及线程，在后篇补充

✨8.wait和await区别

  • 涉及到锁，此篇只涉及线程，在后篇补充

📢9.Join方法

为什么需要Join
  • 因为多线程是并发执行的，每个执行完成的顺序是不能确定的。
  • 意思如果有线程调用 t2.join()并运行到t2.join()这个位置会阻塞，直到t2线程执行结束，当前线程才能继续往下执行
private static void test2() throws InterruptedException {
	Thread t1 = new Thread(() -> {
		sleep(1);
		r1 = 10;
	});
	Thread t2 = new Thread(() -> {
		sleep(2);
		r2 = 20;
	});
	long start = System.currentTimeMillis();
	t1.start();
	t2.start();
	t1.join();---- // 运行到此卡住，直到t1执行完
	t2.join();-----// 运行到此卡住, 直到t2执行完
	long end = System.currentTimeMillis();
	log.debug("r1: {} r2: {} cost: {}", r1, r2, end - start);
}

💞10.interrupt

interrupt打断线程分两种情况:

  • 打断正常运行的线程
  • 打断sleep，wait，join 已阻塞线程

打断 sleep,wait,join已阻塞线程

首先声明不使用stop()打断线程的原因

  • stop()打断线程会直接杀死线程，不会给线程释放锁dd料理后事的机会
  • 资源得不到释放

如下例子就是可以处理后事线程

  • sleep,wait,join在这里可以看成是一样的阻塞态
  • (当然三者的阻塞肯定在细节上有不同，但是这里只要是阻塞就行了)
class TPTInterrupt {
        private Thread thread;
        public void start(){
            thread = new Thread(() -> {
                while(true) {
                    Thread current = Thread.currentThread();
                    if(current.isInterrupted()) {
                        log.debug("料理后事");
                        break;
                    }
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                        log.debug("将结果保存");
                    } catch (InterruptedException e) {
                        current.interrupt();

                    }
// 执行监控操作
                }
            },"监控线程");
            thread.start();
        }
        public void stop() {
            thread.interrupt();
        }
    }
    
--------------------------------------------------


TPTInterrupt t = new TPTInterrupt();
t.start();
Thread.sleep(3500);
log.debug("stop");
t.stop();

主要依赖这三个函数的特点"处理后事"

  • 因为sleep,wait,join也会设置打断标记
  • 而处理后事的判断条件就是打断标记
  • 通过这个标记来手动做return结束线程
  • 而不是直接stop杀死进程

图片.png图片.png

🐴11.主线程和守护线程

什么是守护线程

  • 默认情况下，Java 进程需要等待所有线程都运行结束，才会结束。
  • 有一种特殊的线程叫做守护线程，只要其它非守护线程运行结束了，即使守护线程的代码没有执行完，也会强制结束。

比如

  • 垃圾回收器线程就是一种守护线程
  • Tomcat 中的 Acceptor 和 Poller 线程都是守护线程，所以 Tomcat 接收到 shutdown 命令后，不会等待它们处理完当前请求，直接结束

将线程设置为守护线程

Thread t1 = new Thread(() -> {
log.debug("开始运行...");
sleep(2);
log.debug("运行结束...");
}, "daemon");
// 设置该线程为守护线程
t1.setDaemon(true);----------//设置为守护线程
t1.start();

🤙12.操作系统线程的5种状态

图片.png

😜13.Java线程的6种状态

图片.png

  • NEW 线程刚被创建，但是还没有调用 start() 方法
  • RUNNABLE 当调用了 start() 方法之后，注意，Java API 层面的 RUNNABLE 状态涵盖了 操作系统 层面的【可运行状态】、【运行状态】和【阻塞状态】（由于 BIO 导致的线程阻塞，在 Java 里无法区分，仍然认为是可运行）
  • BLOCKED ， WAITING ， TIMED_WAITING 都是 Java API 层面对【阻塞状态】的细分，后面会在状态转换详述
  • TERMINATED 当线程代码运行结束

本章的重点在于掌握

  • 线程创建
  • 线程重要 api，如 start，run，sleep，join，interrupt 等
  • 线程状态
  • 应用方面
    • 异步调用：主线程执行期间，其它线程异步执行耗时操作
    • 提高效率：并行计算，缩短运算时间
    • 同步等待：join
    • 统筹规划：合理使用线程，得到最优效果
  • 原理方面
    • 线程运行流程：栈、栈帧、上下文切换、程序计数器
    • Thread 两种创建方式 的源码
  • 模式方面
    • 终止模式之两阶段终止
  • 6种状态

在这里插入图片描述

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