Java 多线程核心技术 (六)：线程组与线程异常

本文经授权转载自微信公众号薛勤的博客。

本文应注重掌握如下知识点：

• 线程组的使用

• 如何切换线程状态

• SimpleDataFormat 类与多线程的解决办法

• 如何处理线程的异常

1. 线程的状态

线程对象在不同运行时期有不同的状态，状态信息就处于 State 枚举类中，如图所示：

线程状态

1. 初始 (NEW)：新创建了一个线程对象，但还没有调用 start() 方法。

2. 运行 (RUNNABLE)：Java 线程中将就绪（ready）和运行中（running）两种状态笼统的称为“运行”。

线程对象创建后，其他线程 (比如 main 线程）调用了该对象的 start() 方法。该状态的线程位于可运行线程池中，等待被线程调度选中，获取 CPU 的使用权，此时处于就绪状态（ready）。就绪状态的线程在获得 CPU 时间片后变为运行中状态（running）。

3. 阻塞 (BLOCKED)：表示线程阻塞于锁。

4. 等待 (WAITING)：进入该状态的线程需要等待其他线程做出一些特定动作（通知或中断）。

5. 超时等待 (TIMED_WAITING)：该状态不同于 WAITING，它可以在指定的时间后自行返回。

6. 终止 (TERMINATED)：表示该线程已经执行完毕。

调用与线程有关的方法是造成线程状态改变的主要原因，其关系如图所示：（图片来源于网络）

2. 线程组

可以把线程归属到某一个线程组中，线程组中可以有线程对象，也可以有线程组，组中还可以有线程。

下面看下线程组的使用示例：

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publicclassGroup implements Runnable {

public static void main(String[]args) {
Group runnable =newGroup();
ThreadGroup threadGroup =newThreadGroup(" 我的线程组 ");
Thread threadA =newThread(threadGroup,runnable);
Thread threadB =newThread(threadGroup,runnable);
threadA.start();
threadB.start();
System.out.println(" 活动的线程 "+threadGroup.activeCount());
System.out.println(" 线程组的名称 "+threadGroup.getName());
}

@Override
public void run(){
while(true){
System.out.println("Thread-Name: "+Thread.currentThread().getName());
try{
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}

运行结果：

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活动的线程2
线程组的名称我的线程组
Thread-Name:Thread-0
Thread-Name:Thread-1

控制台中的信息表明有 2 个线程在名为“我的线程组”下活动。

上面的线程树结构图中显示，所有的线程与线程组都在系统线程组下，下面演示如何创建具有多级关联关系的线程结构，并获取相关线程信息。

示例代码：

 复制代码

publicclassGroup implements Runnable {

public static void main(String[]args) {
ThreadGroup threadGroupMain =Thread.currentThread().getThreadGroup();
Group runnable =newGroup();
ThreadGroup threadGroup =newThreadGroup(threadGroupMain," 我的线程组 ");
Thread threadA =newThread(threadGroup,runnable);
Thread threadB =newThread(threadGroup,runnable);
threadA.start();
threadB.start();
System.out.println(" 系统线程组的名字："+Thread.currentThread().getThreadGroup().getName());
System.out.println(" 系统线程组中有多少子线程："+Thread.currentThread().getThreadGroup().activeCount());
Thread[]threads1 =newThread[threadGroupMain.activeCount()];
threadGroupMain.enumerate(threads1);
System.out.println(" 这些子线程具体是：");
for (inti =0; i < threads1.length; i++) {
System.out.println(threads1[i].getName());
}
System.out.println(" 系统线程组中有多少子线程组："+Thread.currentThread().getThreadGroup().activeGroupCount());
ThreadGroup[]listGroup =newThreadGroup[Thread.currentThread().getThreadGroup().activeGroupCount()];
//enumerate 方法将子线程组以复制的形式拷贝到数组中，并返回拷贝的数量
Thread.currentThread().getThreadGroup().enumerate(listGroup);
System.out.println(" 子线程组的名字是："+listGroup[0].getName());
Thread[]threads =newThread[listGroup[0].activeCount()];
listGroup[0].enumerate(threads);
System.out.println(" 子线程组中的线程有：");
for (inti =0; i < threads.length; i++) {
System.out.println(threads[i].getName());
}
}

@Override
public void run(){
while(true){
try{
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}

运行结果：

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系统线程组的名字：main
系统线程组中有多少子线程：4
这些子线程具体是：
main
Monitor Ctrl-Break
Thread-0
Thread-1
系统线程组中有多少子线程组：1
子线程组的名字是：我的线程组
子线程组中的线程有：
Thread-0
Thread-1

需要说明的是，在实例化一个 ThreadGroup 线程组 x 时如果不指定所属的线程组，则 x 线程组自动归属到当前线程对象所属的线程组中，也就是隐式的当前线程组中添加了一个子线程组。

线程组批量操作

通过将线程归属到线程组中，当调用线程组 ThreadGroup 的 interrupt() 方法时，可以将该组中的所有正在运行的线程批量停止。

3.SimpleDataFormat 非线程安全

SimpleDataFormat 主要负责日期的转换与格式化，但在多线程的环境中，使用此类容易造成数据及处理的不准确，因为 SimpleDataFormat 并不是安全的。

解决方法有两种，一是每个线程都 new 一个新的 SimpleDataFormat 实例对象；二是利用 ThreadLocal 类将 SimpleDataFormat 对象绑定到线程上。

4. 线程中出现异常的处理

在 Java 的多线程技术中，可以对多线程中的异常进行“捕捉”，使用的是 UncaughtExceptionHandler 类，从而可以对发生的异常进行有效的处理。

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thread.setUncaughtExceptionHandler(newUncaughtExceptionHandler(){
@Override
public void uncaughtException(Threadt, Throwablee){
System.out.println(" 线程 "+t.getName()+" 出现了异常 ");
e.printStackTrace();
}
});

方法 setUncaughtExceptionHandler() 是给指定的线程对象设置的异常处理器。在 Thread 类中还可以使用 setDefaultUncaughtExceptionHandler() 方法对所有线程对象设置异常处理器。示例代码如下：

 复制代码

MyThread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(newUncaughtExceptionHandler(){
@Override
public void uncaughtException(Threadt, Throwablee){
System.out.println(" 线程 "+t.getName()+" 出现了异常 ");
e.printStackTrace();
}
});

方法 setDefaultUncaughtExceptionHandler() 的作用是为指定的线程类的所有线程对象设置默认的异常处理器。

5. 线程组中出现异常的处理

使用重写 uncaughtException 方法处理组内线程的异常时，每个线程内部不要有异常 catch 语句，如果有 catch 语句，则 public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) 方法不执行。

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ThreadGroup group =newThreadGroup(""){
@Override
public void uncaughtException(Threadt, Throwablee){
super.uncaughtException(t,e);
// 一个线程出现异常，中断组内所有线程
this.interrupt();
}
};

前面介绍了线程对象的异常处理，线程类的异常处理，线程组的异常处理。将它们放一起会出现什么效果呢？

示例代码：

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publicclassMyThread{

public static void main(String[]args) {
ThreadGroup threadGroup =newThreadGroup("ThreadGroup"){
@Override
public void uncaughtException(Threadt, Throwablee){
System.out.println(" 线程组的异常处理 ");
super.uncaughtException(t,e);
}
};
Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(newThread.UncaughtExceptionHandler(){
@Override
public void uncaughtException(Threadt, Throwablee){
System.out.println(" 线程类的异常处理 ");
}
});
Thread thread =newThread(threadGroup,"Thread"){
@Override
public void run(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 执行 ");
inti=2/0;
}
};
thread.setUncaughtExceptionHandler(newThread.UncaughtExceptionHandler(){
@Override
public void uncaughtException(Threadt, Throwablee){
System.out.println(" 线程对象的异常处理 ");
}
});
thread.start();
}

}

运行结果：

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Thread执行
线程对象的异常处理

注释掉线程对象的异常处理之后，再次运行：

 复制代码

publicclassMyThread{

public static void main(String[]args) {
ThreadGroup threadGroup =newThreadGroup("ThreadGroup"){
@Override
public void uncaughtException(Threadt, Throwablee){
System.out.println(" 线程组的异常处理 ");
super.uncaughtException(t,e);
}
};
Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(newThread.UncaughtExceptionHandler(){
@Override
public void uncaughtException(Threadt, Throwablee){
System.out.println(" 线程类的异常处理 ");
}
});
Thread thread =newThread(threadGroup,"Thread"){
@Override
public void run(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 执行 ");
inti=2/0;
}
};
// thread.setUncaughtExceptionHandler(new Thread.UncaughtExceptionHandler() {
// @Override
// public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
// System.out.println(" 线程对象的异常处理 ");
// }
// });
thread.start();
}

}

运行结果：

 复制代码

Thread执行
线程组的异常处理
线程类的异常处理

6. 文末总结

本文弥补了前面几个文章的技术空白点。到此，Java 多线程编程核心技术的学习告一段落。

原文链接：

https://mp.weixin.qq.com/s/SSIkVBrllKYq0DgSSFtxSw