Java并发编程(02):线程核心机制,基础概念扩展

一、线程基本机制

1、概念描述

并发编程的特点是:可以将程序划分为多个分离且独立运行的任务,通过线程来驱动这些独立的任务执行,从而提升整体的效率。下面提供一个基础的演示案例。

2、应用案例

场景:假设有一个容器集合,需要拿出容器中的每个元素,进行加工处理,一般情况下直接遍历就好,如果数据偏大,可以根据线程数量对集合切割,每个线程处理一部分数据,这样处理时间就会减少很多。

public class ExtendThread01 {
public static void main(String[] args) {
List<Object> dataList = new ArrayList<>() ;
dataList.add("A");
dataList.add("B");
dataList.add("C");
// 把一个大的集合按照每个子集合的2个元素切割
List<List<Object>> splitList = splitList(dataList,2);
for (List<Object> list:splitList){
System.out.println(list);
}
// 多线程处理
for (List<Object> childList:splitList){
ListTask listTask = new ListTask(childList) ;
Thread runThread = new Thread(listTask);
runThread.start();
}
}
/**
* List 集合切割
*/

private static List<List<Object>> splitList (List<Object> list, int childSize) {
if (list == null || list.size() == 0 || childSize < 1) {
return null;
}
List<List<Object>> result = new ArrayList<>();
int size = list.size();
int count = (size + childSize - 1) / childSize ;
for (int i = 0; i < count; i++) {
List<Object> subList = list.subList(i * childSize, ((i + 1) * childSize > size ? size : childSize * (i + 1)));
result.add(subList);
}
return result;
}
}
class ListTask implements Runnable {
private List<Object> list ;
public ListTask (List<Object> list){this.list=list;}
@Override
public void run() {
for (Object object:list){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=="+object);
}
}
}

注意:这里案例只是对场景原理的实现,在开发中,是不允许这种操作的,需要使用线程池处理,后续会说。如果集合没有控制好,导致大量创建Thread线程,导致内存溢出。

二、线程停止启动

1、基础流程

线程启动后执行任务方法,在执行过程中可以被阻塞,休眠,唤醒,停止等一系列状态操作。

线程休眠作用:当线程一部分任务执行完毕后进入休眠(阻塞)状态,线程调度器可以切换到另外线程,这对分布任务的执行相对公平。

2、使用案例

public class ExtendThread02 {
public static void main(String[] args) {
StopThread stopThread = new StopThread() ;
stopThread.start();
// 标记当前线程停止信号,且抛出中断异常,但没有停止
stopThread.interrupt();
// 判断当前线程是否已经是终止状态
System.out.println("1=="+stopThread.isInterrupted());
// 清除当前线程的终止信号
System.out.println("2=="+stopThread.interrupted());
// 再次判断当前线程状态
System.out.println("3=="+stopThread.isInterrupted());
System.out.println("main end ...");
}
}
class StopThread extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0 ; i < 10 ; i++){
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getId()+"="+i);
// 线程阻塞1秒
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
}

3、核心方法

sleep(long millis)
:线程休眠指定的时间,进入阻塞状态;

interrupt()
:切换线程为中断状态,抛出中断异常,不会停止线程,可以监视线程的中断状态并定义执行策略。

interrupted()
:清除调用该方法线程的中断状态,也不会影响线程的执行,且返回当前执行‘stopThread.interrupted()’的线程是否中断,这里就是指main线程是否中断。

isInterrupted()
:判断调用该方法的线程是否已经是中断状态。

补刀一句
:线程的这几个方法极其容易混淆,需要断点源码追踪一下看看,进入源码方法,调用相关API查看一下状态。(附断点图一张:)

Java并发编程(02):线程核心机制,基础概念扩展

三、线程优先级

1、基础概念

CPU执行和处理线程的顺序是不确定的,但是线程调度器倾向执行线程优先级高的线程,线程优先级高说明获取CPU资源的概率高,或者获取的执行时间分片多,
不代表优先级低的一定最后执行。

2、使用案例

public class ExtendThread03 {
public static void main(String[] args) {
Priority01 priority01 = new Priority01();
priority01.start();
System.out.println("priority01="+priority01.getPriority());
Priority02 priority02 = new Priority02();
priority02.start();
System.out.println("priority02="+priority02.getPriority());
priority01.setPriority(10);
priority02.setPriority(1);
}
}
class Priority01 extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0 ; i < 100 ; i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+";i="+i);
}
}
}
class Priority02 extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int a = 0 ; a < 100 ; a++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+";a="+a);
}
}
}

注意
:优先级范围[MAX_PRIORITY=10,MIN_PRIORITY=1],如果超出范围会抛出IllegalArgumentException异常。

建议
:通常实际开发中,是不允许轻易修改线程运行的参数,容易引发认知之外的异常。

四、线程加入

1、基本概念

如果在线程A中,执行线程B的加入方法,那么A线程就会等待线程B执行完毕再返回继续执行。

2、使用案例

public class ExtendThread04 {
public static void main(String[] args) {
JoinThreadA joinThreadA = new JoinThreadA() ;
joinThreadA.start();
}
}
class JoinThreadA extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("缺水中...");
JoinThreadB joinThreadB = new JoinThreadB() ;
joinThreadB.start();
try{
joinThreadB.join();
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println("喝水中...");
}
}
class JoinThreadB extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("买水中...");
try{
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println("买到水...");
}
}

注意
:可以设置线程的加入时间join(long),毕竟等不到雪月风花,人生都是有时差,只能后会无期了。

五、本地线程

1、基本概念

本地的线程变量,底层维护ThreadLocalMap存储值:

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
Object value;
Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}

即以Key-Value键值对的方式存储数据。如果对集合容器的源码熟悉的话,这个Entry就是似曾相识感觉。

2、使用案例

public class ExtendThread05 {
private static final ThreadLocal<Long> threadLocal = new ThreadLocal<>() ;
private static void initBegin (){
threadLocal.set(System.currentTimeMillis());
}
private static Long overTime (){
return System.currentTimeMillis()-threadLocal.get();
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
ExtendThread05.initBegin();
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
System.out.println(ExtendThread05.overTime());
}
}

ThreadLocal提供线程内存储变量的能力,并且绑定到当前线程,通过get和set方法就可以得到和设置当前线程对应的值。这个在web开发中是常见的应用。

六、守护线程

1、基本概念

守护线程是支持辅助型线程,主要在程序中起到调度和支持性作用,当Jvm中非守护线程全部结束,守护线程也就会结束。

2、使用案例

public class ExtendThread06 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
InputStreamReader is = new InputStreamReader(System.in);
BufferedReader br = new BufferedReader(is);
String value = br.readLine();
CheckThread checkThread = new CheckThread(value) ;
checkThread.setDaemon(true);
checkThread.start();
System.out.println("Main End ...");
}
}
class CheckThread extends Thread {
private String spell ;
public CheckThread (String spell){
this.spell = spell ;
}
@Override
public void run() {
if (spell.startsWith("cs")){
System.out.println(spell+":输入正确");
} else {
System.out.println(spell+":输入错误");
}
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}

注意
:守护线程需要显式调用setDaemon(true);方法,这里可以看到main线程结束,整合程序就结束了,丝毫理会休眠中的守护线程。如果打断非守护线程的休眠,试试会不会抛你一脸异常?

七、线程异常处理

1、机制描述

按照Java中异常处理机制,抛异常逐级降低,线程的任务方法run没有抛异常,那重写或者实现的方法自然不能直接throws异常出去。多线程中推荐捕获异常,可以针对性处理机制。

2、使用案例

public class ExtendThread07 {
public static void main(String[] args) {
TryThread tryThread = new TryThread();
tryThread.setName("try-name");
// 定义运行中异常处理策略
MyExe myExe = new MyExe() ;
tryThread.setUncaughtExceptionHandler(myExe);
tryThread.start();
}
}
class TryThread extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
// 如何处理这里异常?
Integer.parseInt("cicada") ;
}
}
class MyExe implements Thread.UncaughtExceptionHandler {
@Override
public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
System.out.println(t.getName()+";异常:"+e.getMessage());
}
}

通过实现UncaughtExceptionHandler接口,并且线程要指定自定义异常处理对象,也可以处理未检查的异常。

八、源代码地址

GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/java-base-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent

Java并发编程(02):线程核心机制,基础概念扩展

原文 

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU4Njg0MzYwNw==&mid=2247484456&idx=1&sn=1eb2892ab2bc8bb02c0c5d7b8508edfa

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