并发编程:Java线程
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categories: 闲谈技术
description: 并发编程基础到原理实战
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date: 2023-10-27 10:19:21
updated: 2023-10-27 10:19:21
创建和运行线程
// 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();例如：
// 构造方法的参数是给线程指定名字，推荐
Thread t1 = new Thread("t1") {
@Override
// run 方法内实现了要执行的任务
public void run() {
log.debug("hello");
}
};
t1.start();使用 Runnable 配合 Thread
Runnablen： 可以看作是一个需要执行的任务本体
把【线程】和【任务】（要执行的代码）分开
Thread 代表线程
Runnable 可运行的任务（线程要执行的代码）
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(); 例如:
// 创建任务对象
Runnable task2 = new Runnable() {
@Override
public void run() {
log.debug("hello");
}
};
// 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字，推荐
Thread t2 = new Thread(task2, "t2");
t2.start();Java 8 以后可以使用 lambda 精简代码
// 创建任务对象
Runnable task2 = () -> log.debug("hello");
// 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字，推荐
Thread t2 = new Thread(task2, "t2");
t2.start();Thread 与 Runnable 的关系
Thread 类是Java提供的表示一个线程的类，它继承自 java.lang.Thread。通过创建 Thread 类的实例，可以表示一个独立的线程，可以在该线程中执行一段代码。
Runnable 接口是Java提供的表示可执行任务的接口，它定义了run()方法。通过实现 Runnable 接口，可以将一段代码封装成一个任务，并交给 Thread 进行执行。
Thread 类和 Runnable 接口之间的关系是，Thread 类可以通过构造函数接受一个实现了 Runnable 接口的对象作为参数，从而将实现了 Runnable 接口的任务指派给该线程进行执行。具体地，Thread 类提供了一个构造函数 Thread(Runnable target)，用于接收一个 Runnable 对象，并把它设置为该线程的任务。
使用 Runnable 接口有以下几个优势：
更好地面向对象：通过实现
Runnable接口，任务代码与线程对象本身进行解耦，使得代码更加清晰、简洁和可维护。继承的灵活性：Java中的类是单继承的，如果一个类已经继承了其他类，就不能再继承
Thread类。而通过实现Runnable接口，可以避免这种限制，使得任务代码可以与其他类进行更好的组合。资源共享：多个线程可以共享同一个
Runnable对象，实现资源共享。线程池支持：使用
Runnable接口可以更方便地将任务提交给线程池进行管理和调度。
下面是一个示例代码，演示了使用 Runnable 接口创建线程：
public class RunnableDemo implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("线程执行代码");
}
public static void main(String[] args) {
RunnableDemo runnable = new RunnableDemo();
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
}
}在上面的代码中，RunnableDemo 类实现了 Runnable 接口，并实现了 run() 方法作为任务的代码逻辑。然后，创建一个 Thread 实例，将 runnable 对象传入 Thread 的构造函数中，最后调用 start() 方法启动线程。
通过使用 Runnable 接口，可以更好地将任务和线程进行分离，提高代码的可读性和可维护性。
FutureTask 配合 Thread
FutureTask能够接收 Callable类型的参数，用来处理有返回结果的情况
// 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);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
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
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）
理论
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，其中栈内存是给线程用的,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
常见方法
start 与 run
调用 run
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread("t1") {
@Override
public void run() {
log.debug(Thread.currentThread().getName());
FileReader.read(Constants.MP4_FULL_PATH);
}
};
t1.run();
log.debug("do other things ...");
}输出
19:39:14 [main] c.TestStart - main
19:39:14 [main] c.FileReader - read [1.mp4] start ...
19:39:18 [main] c.FileReader - read [1.mp4] end ... cost: 4227 ms
19:39:18 [main] c.TestStart - do other things ...程序仍在 main 线程运行， FileReader.read() 方法调用还是同步的,也就是说并没有额外开辟线程去执行run里面的业务
调用 start
将上述代码的 t1.run() 改为
t1.start();输出
19:41:30 [main] c.TestStart - do other things ...
19:41:30 [t1] c.TestStart - t1
19:41:30 [t1] c.FileReader - read [1.mp4] start ...
19:41:35 [t1] c.FileReader - read [1.mp4] end ... cost: 4542 ms程序在 t1 线程运行， FileReader.read() 方法调用是异步的
总结
直接调用 run 是在主线程中执行了 run，没有启动新的线程
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
sleep 与 yield
sleep
调用 sleep 会让当前线程从 Running 进入 Timed Waiting 状态（阻塞）
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
睡眠结束后的线程未必会立刻得到执行
建议用 TimeUnit 的 sleep 代替 Thread 的 sleep 来获得更好的可读性
yield
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
具体的实现依赖于操作系统的任务调度器
建议用 TimeUnit 的 sleep 代替 Thread 的 sleep 来获得更好的可读性
线程优先级
线程优先级会提示（hint）调度器优先调度该线程，但它仅仅是一个提示，调度器可以忽略它
如果 cpu 比较忙，那么优先级高的线程会获得更多的时间片，但 cpu 闲时，优先级几乎没作用
Runnable task1 = () -> {
int count = 0;
for (;;) {
System.out.println("---->1 " + count++);
}
};
Runnable task2 = () -> {
int count = 0;
for (;;) {
// Thread.yield();
System.out.println(" ---->2 " + count++);
}
};
Thread t1 = new Thread(task1, "t1");
Thread t2 = new Thread(task2, "t2");
// t1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
// t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
t1.start();
t2.start();join 方法
下面的代码执行，打印 r 是什么？
static int r = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
test1();
}
private static void test1() throws InterruptedException {
log.debug("开始");
Thread t1 = new Thread(() -> {
log.debug("开始");
sleep(1);
log.debug("结束");
r = 10;
});
t1.start();
// t1.join();
log.debug("结果为:{}", r);
log.debug("结束");
}分析
因为主线程和线程 t1 是并行执行的，t1 线程需要 1 秒之后才能算出 r=10
而主线程一开始就要打印 r 的结果，所以只能打印出 r=0
解决方法
用 join，加在 t1.start() 之后即可
有时效的 join
static int r1 = 0;
static int r2 = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
test3();
}
public static void test3() throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(() -> {
sleep(1);
r1 = 10;
});
long start = System.currentTimeMillis();
t1.start();
// 线程执行结束会导致 join 结束
t1.join(1500);
long end = System.currentTimeMillis();
log.debug("r1: {} r2: {} cost: {}", r1, r2, end - start);
}等待1.5s
sleep 和 join区别
功能不同：
sleep()方法是让线程进入休眠状态，暂停当前线程的执行一段时间后再继续执行；而join()方法则是用于等待一个线程的终止，当前线程会等待被调用线程的执行完成后再继续执行。使用方式不同：
sleep()方法是Thread类的成员方法，可以通过Thread.sleep()来调用；而join()方法也是Thread类的成员方法，需要通过调用其他线程的join()方法来等待该线程的执行完成。等待的对象不同：
sleep()方法是当前线程调用自身的sleep()方法，使得该线程进入休眠；而join()方法是当前线程调用其他线程的join()方法，使得当前线程等待其他线程的执行完成。异常处理不同：
sleep()方法需要处理InterruptedException异常，该异常在其他线程中调用当前线程的interrupt()方法时会抛出；而join()方法则不需要处理异常。
interrupt 方法详
打断 sleep，wait，join 的线程
这几个方法都会让线程进入阻塞状态 打断 sleep 的线程, 会清空打断状态，以 sleep 为例
private static void test1() throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(()->{
sleep(1);
}, "t1");
t1.start();
sleep(0.5);
t1.interrupt();
log.debug(" 打断状态: {}", t1.isInterrupted());
}输出
java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:340)
at java.util.concurrent.TimeUnit.sleep(TimeUnit.java:386)
at cn.itcast.n2.util.Sleeper.sleep(Sleeper.java:8)
at cn.itcast.n4.TestInterrupt.lambda$test1$3(TestInterrupt.java:59)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
21:18:10.374 [main] c.TestInterrupt - 打断状态: false打断正常运行的线程
打断正常运行的线程, 不会清空打断状态
private static void test2() throws InterruptedException {
Thread t2 = new Thread(()->{
while(true) {
Thread current = Thread.currentThread();
boolean interrupted = current.isInterrupted();
if(interrupted) {
log.debug(" 打断状态: {}", interrupted);
break;
}
}
}, "t2");
t2.start();
sleep(0.5);
t2.interrupt();
}输出
20:57:37.964 [t2] c.TestInterrupt - 打断状态: true 打断 park 线程
打断 park 线程, 不会清空打断状态
private static void test3() throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(() -> {
log.debug("park...");
LockSupport.park();
log.debug("unpark...");
log.debug("打断状态：{}", Thread.currentThread().isInterrupted());
}, "t1");
t1.start();
sleep(0.5);
t1.interrupt();
}输出
21:11:52.795 [t1] c.TestInterrupt - park...
21:11:53.295 [t1] c.TestInterrupt - unpark...
21:11:53.295 [t1] c.TestInterrupt - 打断状态：true 如果打断标记已经是 true, 则 park 会失效
private static void test4() {
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
log.debug("park...");
LockSupport.park();
log.debug("打断状态：{}", Thread.currentThread().isInterrupted());
}
});
t1.start();
sleep(1);
t1.interrupt();
}输出
21:13:48.783 [Thread-0] c.TestInterrupt - park...
21:13:49.809 [Thread-0] c.TestInterrupt - 打断状态：true
21:13:49.812 [Thread-0] c.TestInterrupt - park...
21:13:49.813 [Thread-0] c.TestInterrupt - 打断状态：true
21:13:49.813 [Thread-0] c.TestInterrupt - park...
21:13:49.813 [Thread-0] c.TestInterrupt - 打断状态：true
21:13:49.813 [Thread-0] c.TestInterrupt - park...
21:13:49.813 [Thread-0] c.TestInterrupt - 打断状态：true
21:13:49.813 [Thread-0] c.TestInterrupt - park...
21:13:49.813 [Thread-0] c.TestInterrupt - 打断状态：true可以使用 Thread.interrupted() 清除打断状态
