3. Java 线程

3.1 创建和运行线程

方法一，直接使用 Thread

  1. // 创建线程对象
  2. Thread t = new Thread() {
  3.  public void run() {
  4.  // 要执行的任务
  5.  }
  6. };
  7. // 启动线程
  8. t.start();

lambda写法

  1. new Thread(()->{
  2.     //TODO...
  3. }).start();

例如

  1. Thread thread = new Thread(() -> log.info("running"));
  2. thread.setName("I am a thread");
  3. thread.start();

运行结果

  1. 18:45:54 [I am a thread] com.zhr.thread.TestLog - running

方法二，使用 Runnable 配合 Thread

Thread 代表线程
Runnable 可运行的任务（线程要执行的代码）
例如

  1. // 创建任务对象
  2. Runnable task2 = new Runnable() {
  3.     @Override
  4.     public void run() {
  5.         // 要执行的任务
  6.         log.debug("hello");
  7.     }
  8. };
  9. // 创建线程对象
  10. // 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字，推荐
  11. Thread t2 = new Thread(task2, "t2");
  12. // 启动线程
  13. t2.start();

运行结果

  1. 18:51:11 [t2] com.zhr.thread.Test2 - hello

原理之 Thread 与 Runnable 的关系
分析 Thread 的源码，理清它与 Runnable 的关系
小结

  • 方法1 是把线程和任务合并在了一起，方法2 是把线程和任务分开了
  • 用 Runnable 更容易与线程池等高级 API 配合
  • 用 Runnable 让任务类脱离了 Thread 继承体系，更灵活

    方法三，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
    1. public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
    2.   // 创建任务对象
    3.   FutureTask<Integer> task3 = new FutureTask<>(() -> {
    4.       log.debug("calling");
    5.       return 100;
    6.   });
    7.   // 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字，推荐
    8.   new Thread(task3, "t3").start();
    9.   // 主线程阻塞，同步等待 task 执行完毕的结果
    10.   Integer result = task3.get();
    11.   log.debug("结果是:{}", result);
    12. }
    结果
    1. 19:21:37 [t3] com.zhr.thread.Test3 - calling
    2. 19:21:37 [main] com.zhr.thread.Test3 - 结果是:100

    方法四，继承Thread

    示例 ```java @Slf4j public class Test4 { public static void main(String[] args) {
    1.   MyThread myThread = new MyThread();
    2.   myThread.setName("my thread hi");
    3.   myThread.start();
    } }

@Slf4j class MyThread extends Thread { @Override public void run() { log.info(“running”); } }

  1. 结果
  2. ```java
  3. 23:47:58 [my thread hi] com.zhr.thread.MyThread - running

3.2 多线程同时运行特点

交替执行
谁先谁后，不由我们控制

3.3 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
tasklist | findstr "QQ"

  1. C:\Users\ZL>tasklist /FI "IMAGENAME eq QQBrowser.exe"
  3. 映像名称                       PID 会话名              会话#       内存使用
  4. ========================= ======== ================ =========== ============
  5. QQBrowser.exe                 2812 Console                    1      9,456 K
  6. QQBrowser.exe                 6804 Console                    1     29,972 K

taskkill 杀死进程

  1. C:\Users\ZL>taskkill /F /PID 6804
  2. 成功: 已终止 PID 为 6804 的进程。
  4. C:\Users\ZL>tasklist /FI "IMAGENAME eq QQBrowser.exe"
  6. 映像名称                       PID 会话名              会话#       内存使用
  7. ========================= ======== ================ =========== ============
  8. QQBrowser.exe                 2812 Console                    1      9,480 K

linux

ps - ef 查看所有进程
ps -fT -p <PID> 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 <PID> 查看某个进程（PID）的所有线程
ps -ef | grep 内容

Java

jps命令查看所有 Java 进程，jps -l jps -v 查看更详细信息
jstack <PID> 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

  1. java -Djava.rmi.server.hostname=`ip地址` -Dcom.sun.management.jmxremote -
  2. Dcom.sun.management.jmxremote.port=`连接端口` -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=是否安全连接 -
  3. 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）

3.4 原理之线程运行

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

3.5 常见方法

方法名 功能说明 注意 static
start() 启动一个新线程，在新的线程运行 run 方法中的代码 start 方法只是让线程进入就绪，里面代码不一定立刻运行（CPU 的时间片还没分给它,任务调度器决定）。每个线程对象的start方法只能调用一次，如果调用了多次会出现IllegalThreadStateException
run() 新线程启动后会调用的方法 如果在构造 Thread 对象时传递了 Runnable 参数，则线程启动后会调用 Runnable 中的 run 方法，否则默认不执行任何操作。但可以创建 Thread 的子类对象，来覆盖默认行为
join() 等待线程运行结束
join(long n) 等待线程运行结束,最多等待 n
毫秒		 线程执行时间超过等待时间则则不再等待线程，继续向下运行；线程执行时间小于等待时间，线程执行完就继续向下运行
getId() 获取线程长整型的 id id 唯一
getName() 获取线程名
setName(String) 修改线程名
getPriority() 获取线程优先级
setPriority(int) 修改线程优先级 java中规定线程优先级是1~10 的整数，较大的优先级
能提高该线程被 CPU 调度的机率
getState() 获取线程状态 Java 中线程状态是用 6 个 enum 表示，分别为：NEW, RUNNABLE, BLOCKED, WAITING,TIMED_WAITING, TERMINATED
isInterrupted() 判断是否被打断 不会清除 打断标记
interrupt() 打断线程 如果被打断线程正在 sleep，wait，join 会导致被打断的线程抛出 InterruptedException，并清除 打断标记 ；如果打断的正在运行的线程，则会设置 打断标记 ；park 的线程被打断，也会设置 打断标记
isAlive() 线程是否存活（还没有运行完毕）
interrupted() 判断当前线程是否被打断 会清除 打断标记 static
currentThread() 获取当前正在执行的线程 static
sleep(long n) 让当前执行的线程休眠n毫秒，休眠时让出 cpu的时间片给其它线程 static
yield() 提示线程调度器让出当前线程对CPU的使用 主要是为了测试和调试 static

3.6 start 与 run

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

3.7 sleep 与 yield

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
    4. 建议用 TimeUnit 的 sleep 代替 Thread 的 sleep 来获得更好的可读性
    1. public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    2.  Runnable runnable = () -> {
    3.      try {
    4.         TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    5.      } catch (InterruptedException e) {
    6.          log.error(e.getLocalizedMessage());
    7.      }
    8.  };
    9.  String name = "not main";
    10.  Thread thread = new Thread(runnable, name);
    11.  log.info(name+" state:" + thread.getState());
    12.  thread.start();
    13.  log.info(name+" state:" + thread.getState());
    14.  Thread.sleep(5);
    15.  log.info(name+" state:" + thread.getState());
    16.  thread.interrupt();
    17.  Thread.sleep(5);
    18.  log.info(name+" state:" + thread.getState());
    19. }
    运行结果
    1. 20:48:19 [main] com.zhr.thread.TestYeild - not main state:NEW
    2. 20:48:19 [main] com.zhr.thread.TestYeild - not main state:RUNNABLE
    3. 20:48:19 [main] com.zhr.thread.TestYeild - not main state:TIMED_WAITING
    4. 20:48:19 [not main] com.zhr.thread.TestYeild - sleep interrupted
    5. 20:48:19 [main] com.zhr.thread.TestYeild - not main state:TERMINATED

    yield

  2. 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
    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
    1. Runnable task1 = () -> {
    2.  int count = 0;
    3.  for (;;) {
    4.      System.out.println("---->1 " + count++);
    5.  }
    6. };
    7. Runnable task2 = () -> {
    8.  int count = 0;
    9.  for (;;) {
    10.      Thread.yield();
    11.      System.out.println(" ---->2 " + count++);
    12.  }
    13. };
    14. Thread t1 = new Thread(task1, "t1");
    15. Thread t2 = new Thread(task2, "t2");
    16. t1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
    17. //t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
    18. t1.start();
    19. t2.start();

    案例-防止CPU占用100%

    sleep实现

    在没有利用cpu来计算时，不要让while(true)空转浪费cpu，这时可以使用yield或sleep来让出 cpu的使用权给其他程序
    1. new Thread(() -> {
    2.  while (true) {
    3.      try {
    4.          Thread.sleep(50);
    5.      } catch (InterruptedException e) {
    6.          e.printStackTrace();
    7.      }
    8.  }
    9. }).start();
    可以用wait或条件变量达到类似的效果
    不同的是，后两种都需要加锁，并且需要相应的唤醒操作，一般适用于要进行同步的场景
    sleep适用于无需锁同步的场景

3.8 join 方法详解

代码

  1. @Slf4j
  2. public class Test5 {
  3.     public static void main(String[] args) {
  4.         AtomicInteger r = new AtomicInteger();
  5.         log.debug("开始");
  6.         Thread t1 = new Thread(() -> {
  7.             log.debug("开始");
  8.             try {
  9.                 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
  10.             } catch (InterruptedException e) {
  11.                 e.printStackTrace();
  12.             }
  13.             log.debug("结束");
  14.             r.set(10);
  15.         });
  16.         t1.start();
  17.         log.debug("结果为:{}", r);
  18.         log.debug("结束");
  19.     }
  20. }

运行结果

  1. 14:01:48 [main] com.zhr.thread.Test5 - 开始
  2. 14:01:48 [main] com.zhr.thread.Test5 - 结果为:0
  3. 14:01:48 [main] com.zhr.thread.Test5 - 结束
  4. 14:01:48 [Thread-0] com.zhr.thread.Test5 - 开始
  5. 14:01:49 [Thread-0] com.zhr.thread.Test5 - 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 sleep 行不行？为什么？
用 join，加在 t1.start() 之后即可
image.png
时间足够
代码

  1. @Slf4j
  2. public class TestJoin {
  3.     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  4.         long start = System.currentTimeMillis();
  5.         Thread thread1 = new Thread(() -> {
  6.             try {
  7.                 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
  8.             } catch (InterruptedException e) {
  9.                 e.printStackTrace();
  10.             }
  11.         });
  13.         Thread thread2 = new Thread(() -> {
  14.             try {
  15.                 TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
  16.             } catch (InterruptedException e) {
  17.                 e.printStackTrace();
  18.             }
  19.         });
  20.         thread1.start();
  21.         thread2.start();
  23.         thread1.join(3000);
  24.         thread2.join(3000);
  26.         long end = System.currentTimeMillis();
  27.         log.info("use = " + (end - start) + "ms");
  28.     }
  29. }

运行结果

  1. 23:14:40 [main] com.zhr.thread.TestJoin2 - use = 2015ms

时间不足

  1. //...
  2. TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
  3. TimeUnit.SECONDS.sleep(4);
  4. //...
  5.  thread1.join(1000);
  6.  thread2.join(1000);
  7. //...

运行结果

  1. 23:13:24 [main] com.zhr.thread.TestJoin - use = 2016ms

总结：
等待一个或者多个结果，
子线程执行时间小于等待时间，子线程执行完就继续向下运行，main线程等待的时间为子线程实际使用的最长时间
子线程执行时间超过等待时间则，则main线程不再等待子线程，继续向下运行；

3.9 interrupt 方法详解

打断 sleep，wait，join 的线程

join 的底层其实就是wait

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

  1. @Slf4j
  2. public class TestInterrupt {
  3.     private static Object o=new Object();
  4.     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  5.         Thread t1 = new Thread(() -> {
  6.             try {
  7.                 TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
  8.             } catch (InterruptedException e) {
  9.                 Thread t = Thread.currentThread();
  10.                 //打断状态被重置
  11.                 log.debug(" 打断状态: {}, 线程状态: {}", t.isInterrupted(), t.getState());
  12.                 log.debug(e.getLocalizedMessage());
  13.             }
  14.         }, "t1");
  15.         t1.start();
  16.         //等待t1线程进入睡眠状态
  17.         TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(20);
  18.         t1.interrupt();
  19.         log.debug(" 打断状态: {}, 线程状态: {}", t1.isInterrupted(), t1.getState());
  20.         TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(20);
  21.         log.debug(" 打断状态: {}, 线程状态: {}", t1.isInterrupted(), t1.getState());
  22.     }
  23. }

运行结果

  1. 15:54:41.706 [main] DEBUG com.zhr.thread.TestInterrupt -  打断状态: false, 线程状态: TIMED_WAITING
  2. 15:54:41.706 [t1] DEBUG com.zhr.thread.TestInterrupt -  打断状态: false, 线程状态: RUNNABLE
  3. 15:54:41.715 [t1] DEBUG com.zhr.thread.TestInterrupt - sleep interrupted
  4. 15:54:41.762 [main] DEBUG com.zhr.thread.TestInterrupt -  打断状态: false, 线程状态: TERMINATED

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

  1.     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  2.         Thread t2 = new Thread(()->{
  3.             while(true) {
  4.                 Thread current = Thread.currentThread();
  5.                 boolean interrupted = current.isInterrupted();
  6.                 if(interrupted) {
  7.                     log.debug(" 打断状态: {}", interrupted);
  8.                     break;
  9.                 }
  10.             }
  11.         }, "t2");
  12.         t2.start();
  13.         TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
  14.         t2.interrupt();
  15.     }

运行结果

  1. 10:27:58 [t2] com.zhr.thread.TestInterrupt1 -  打断状态: true

* 模式之 两阶段终止（Two Phase Termination）

在一个线程T1中如何“优雅”终止线程T2?这里的【优雅】指的是给T2一个料理后事的机会。
1.错误思路

  • 使用线程对象的stop()方法停止线程
    • stop方法会真正杀死线程，如果这时线程锁住了共享资源，那么当它被杀死后就再也没有机会释放锁,其它线程将永远无法获取锁
  • 使用System.exit(int)方法停止线程
    • 目的仅是停止一个线程，但这种做法会让整个程序都停止

image.png

  1. @Slf4j
  2. public class 两阶段终止模式 {
  3.     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  4.         MonitorDemo monitorDemo = new MonitorDemo(() -> {
  5.             System.out.println("获取监控状态");
  6.             System.out.println();
  7.         },200);
  9.         monitorDemo.start();
  10.         Thread.sleep(3000);
  11.         monitorDemo.stop();
  12.     }
  14. }
  16. @Slf4j
  17. class MonitorDemo {
  18.     private Thread monitorThread;
  19.     private Runnable runnable;
  20.     private int rate;
  22.     public MonitorDemo(Runnable runnable,int rate) {
  23.         this.runnable = runnable;
  24.         this.rate = rate;
  25.     }
  27.     public void start() {
  28.         monitorThread = new Thread(() -> {
  29.             while (true) {
  30.                 if (monitorThread.isInterrupted()) {
  31.                     break;
  32.                 }
  33.                 try {
  34.                     //睡眠中被打断 打断标记被重置为false需要在catch代码快中充新打断
  35.                     Thread.sleep(rate);
  36.                     //监控线程运行时被打断 下次循环直接退出
  37.                     runnable.run();
  38.                 } catch (InterruptedException e) {
  39.                     e.printStackTrace();
  40.                     //重新设置打断标记
  41.                     monitorThread.interrupt();
  42.                 }
  43.             }
  44.         });
  45.         monitorThread.start();
  46.     }
  48.     public void stop() {
  49.         monitorThread.interrupt();
  50.     }
  51. }

打断 park 线程

LockSupport.park() 的作用：让当前线程停下来
打断 park 线程, 不会清空打断状态

  1. Thread t1 = new Thread(() -> {
  2.     log.debug("park...");
  3.     LockSupport.park();
  4.     log.debug("unpark...");
  5.     log.debug("打断状态：{}", Thread.currentThread().isInterrupted());
  6. }, "t1");
  7. t1.start();
  8. TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);
  9. t1.interrupt();

运行结果

  1. 10:59:24 [t1] com.zhr.thread.TestInterrupt2 - park...
  2. 10:59:24 [t1] com.zhr.thread.TestInterrupt2 - unpark...
  3. 10:59:24 [t1] com.zhr.thread.TestInterrupt2 - 打断状态：true

如果打断标记已经是 true, 则 park 会失效

  1. Thread t1 = new Thread(() -> {
  2.     for (int i = 0; i < 5; i++) {
  3.         log.debug("park...");
  4.         LockSupport.park();
  5.         log.debug("打断状态：{}", Thread.currentThread().isInterrupted());
  6.     }
  7. });
  8. t1.start();
  9. TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
  10. log.debug("sleep结束 准备打断...");
  11. t1.interrupt();

运行结果

  1. 15:15:56 [Thread-0] com.zhr.thread.TestInterrupt3 - park...
  2. 15:15:57 [main] com.zhr.thread.TestInterrupt3 - sleep结束 准备打断...
  3. 15:15:57 [Thread-0] com.zhr.thread.TestInterrupt3 - 打断状态：true
  4. 15:15:57 [Thread-0] com.zhr.thread.TestInterrupt3 - park...
  5. 15:15:57 [Thread-0] com.zhr.thread.TestInterrupt3 - 打断状态：true
  6. 15:15:57 [Thread-0] com.zhr.thread.TestInterrupt3 - park...
  7. 15:15:57 [Thread-0] com.zhr.thread.TestInterrupt3 - 打断状态：true
  8. 15:15:57 [Thread-0] com.zhr.thread.TestInterrupt3 - park...
  9. 15:15:57 [Thread-0] com.zhr.thread.TestInterrupt3 - 打断状态：true
  10. 15:15:57 [Thread-0] com.zhr.thread.TestInterrupt3 - park...
  11. 15:15:57 [Thread-0] com.zhr.thread.TestInterrupt3 - 打断状态：true

提示 可以使用 Thread.interrupted() 清除打断状态

3.10 不推荐的方法

还有一些不推荐使用的方法，这些方法已过时，容易破坏同步代码块，造成线程死锁

方法名 功能说明 static
stop() 停止线程运行
suspend() 挂起（暂停）线程运行
resume() 恢复线程运行

3.11 主线程与守护线程

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。

  1. log.debug("开始运行...");
  2. Thread t1 = new Thread(() -> {
  3.     log.debug("开始运行...");
  4.     try {
  5.         TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
  6.     } catch (InterruptedException e) {
  7.         e.printStackTrace();
  8.     }
  9.     log.debug("运行结束...");
  10. }, "daemon");
  11. // 设置该线程为守护线程
  12. t1.setDaemon(true);
  13. t1.start();
  14. //如果main线程不sleep,t1线程可能都不会运行
  15. TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
  16. log.debug("运行结束...");

运行结果

  1. 15:26:47 [main] com.zhr.thread.TestDaemon - 开始运行...
  2. 15:26:47 [daemon] com.zhr.thread.TestDaemon - 开始运行...
  3. 15:26:48 [main] com.zhr.thread.TestDaemon - 运行结束...

注意

  • 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

3.12 线程状态

从 操作系统 层面来描述：五种状态

image.png

  • 【初始状态】仅是在语言层面创建了线程对象，还未与操作系统线程关联
  • 【可运行状态】（就绪状态）指该线程已经被创建（与操作系统线程关联），可以由 CPU 调度执行
  • 【运行状态】指获取了 CPU 时间片运行中的状态
    • 当 CPU 时间片用完，会从【运行状态】转换至【可运行状态】，会导致线程的上下文切换
  • 【阻塞状态】
    • 如果调用了阻塞 API，如 BIO 读写文件，这时该线程实际不会用到 CPU，会导致线程上下文切换，进入【阻塞状态】
    • 等 BIO 操作完毕，会由操作系统唤醒阻塞的线程，转换至【可运行状态】
    • 与【可运行状态】的区别是，对【阻塞状态】的线程来说只要它们一直不唤醒，调度器就一直不会考虑调度它们
  • 【终止状态】表示线程已经执行完毕，生命周期已经结束，不会再转换为其它状态

    从 Java API 层面来描述： 六种状态

    根据 Thread.State 枚举，分为六种状态
    image.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】（操作系统中，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，后面会在状态转换一节详述
    TERMINATED当线程代码运行结束

打印状态

  1. @Slf4j(topic = "c.TestState")
  2. public class TestState {
  3.     public static void main(String[] args) throws IOException {
  4.         Thread t1 = new Thread("t1") {
  5.             @Override
  6.             public void run() {
  7.                 log.debug("running...");
  8.             }
  9.         };
  11.         Thread t2 = new Thread("t2") {
  12.             @Override
  13.             public void run() {
  14.                 while(true) { // runnable
  16.                 }
  17.             }
  18.         };
  19.         t2.start();
  21.         Thread t3 = new Thread("t3") {
  22.             @Override
  23.             public void run() {
  24.                 log.debug("running...");
  25.             }
  26.         };
  27.         t3.start();
  29.         Thread t4 = new Thread("t4") {
  30.             @Override
  31.             public void run() {
  32.                 synchronized (TestState.class) {
  33.                     try {
  34.                         Thread.sleep(1000000); // timed_waiting
  35.                     } catch (InterruptedException e) {
  36.                         e.printStackTrace();
  37.                     }
  38.                 }
  39.             }
  40.         };
  41.         t4.start();
  43.         Thread t5 = new Thread("t5") {
  44.             @Override
  45.             public void run() {
  46.                 try {
  47.                     t2.join(); // waiting
  48.                 } catch (InterruptedException e) {
  49.                     e.printStackTrace();
  50.                 }
  51.             }
  52.         };
  53.         t5.start();
  55.         Thread t6 = new Thread("t6") {
  56.             @Override
  57.             public void run() {
  58.                 synchronized (TestState.class) { // blocked
  59.                     try {
  60.                         Thread.sleep(1000000);
  61.                     } catch (InterruptedException e) {
  62.                         e.printStackTrace();
  63.                     }
  64.                 }
  65.             }
  66.         };
  67.         t6.start();
  69.         try {
  70.             Thread.sleep(500);
  71.         } catch (InterruptedException e) {
  72.             e.printStackTrace();
  73.         }
  74.         log.debug("t1 state {}", t1.getState());
  75.         log.debug("t2 state {}", t2.getState());
  76.         log.debug("t3 state {}", t3.getState());
  77.         log.debug("t4 state {}", t4.getState());
  78.         log.debug("t5 state {}", t5.getState());
  79.         log.debug("t6 state {}", t6.getState());
  80.         System.in.read();
  81.     }
  82. }

运行结果

  1. 18:36:05.682 c.TestState [t3] - running...
  2. 18:36:06.180 c.TestState [main] - t1 state NEW
  3. 18:36:06.183 c.TestState [main] - t2 state RUNNABLE
  4. 18:36:06.183 c.TestState [main] - t3 state TERMINATED
  5. 18:36:06.183 c.TestState [main] - t4 state TIMED_WAITING
  6. 18:36:06.183 c.TestState [main] - t5 state WAITING
  7. 18:36:06.183 c.TestState [main] - t6 state BLOCKED

3.13 烧水泡茶

华罗庚《统筹方法》，给出烧水泡茶的多线程解决方案，提示
用两个线程（两个人协作）模拟烧水泡茶过程
洗好水壶，灌上凉水，放在火上；在等待水开的时间里，洗茶壶、洗茶杯、拿茶叶；等水开了，泡茶喝。
image.png

image.png

  1. @Slf4j
  2. public class TestTea {
  3.     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  4.         Thread t1 = new Thread(() -> {
  5.             work(1, "洗水壶");
  6.             work(15, "烧开水");
  7.         }, "t1");
  8.         Thread t2 = new Thread(() -> {
  9.             work(1, "洗茶壶");
  10.             work(2, "洗茶杯");
  11.             work(1, "拿茶叶");
  12.         }, "t2");
  13.         t1.start();
  14.         t2.start();
  15.         t1.join();
  16.         t2.join();
  17.         log.info("泡茶");
  18.     }
  20.     private static void work(long time, String task) {
  21.         try {
  22.             TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(time * 10);
  23.             log.info(task + "完成");
  24.         } catch (InterruptedException e) {
  25.             e.printStackTrace();
  26.         }
  27.     }
  28. }

运行结果

  1. 22:41:20.301 [t1] com.zhr.thread.TestTea - 洗水壶完成
  2. 22:41:20.302 [t2] com.zhr.thread.TestTea - 洗茶壶完成
  3. 22:41:20.340 [t2] com.zhr.thread.TestTea - 洗茶杯完成
  4. 22:41:20.356 [t2] com.zhr.thread.TestTea - 拿茶叶完成
  5. 22:41:20.467 [t1] com.zhr.thread.TestTea - 烧开水完成
  6. 22:41:20.468 [main] com.zhr.thread.TestTea - 泡茶

本章小结

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