java线程

作者: 良辰美景TT | 来源:发表于2018-08-28 18:37 被阅读2次

      从操作系统的角度,可以简单认为,线程是系统调度的最小单元,一个进程可以包含多个线程,作为任务的真正运作者,有自己的栈(Stack)、寄存器(Register)、本地存储(Thread Local)等,但是会和进程内其他线程共享文件描述符、虚拟地址空间等。
      具体实现中,线程还分为内核线程、用户线程,Java 的线程实现其实是与虚拟机相关的。对于我们最熟悉的 Sun/Oracle JDK,其线程也经历了一个演进过程,基本上在 Java 1.2 之后,JDK 已经抛弃用户调度的线程,现在的模型是一对一映射到操作系统内核线程

    线程的状态

      在 Java 5 以后,线程状态被明确定义在其公共内部枚举类型 java.lang.Thread.State 中,源代码如下:

        public enum State {
    //新建状态
            NEW,
    //就绪
            RUNNABLE,
    //阻塞
            BLOCKED,
    
    //等待
            WAITING,
    
    //计时等待
            TIMED_WAITING,
    //终止
            TERMINATED;
        }
    
    

    各状态的具体含义如下:

    • 新建(NEW):线程被创建出来还没真正启动的状态,可以认为它是个 Java 内部状态。
    • 就绪(RUNNABLE):线程已经在 JVM 中执行,当然由于执行需要计算资源,它可能是正在运行,也可能还在等待系统分配给它 CPU 片段,在就绪队列里面排队。从API的角度看没有所谓的正在运行状态(RUNNING)
    • 阻塞(BLOCKED):阻塞表示线程在等待 Monitor lock。比如,线程试图通过 synchronized 去获取某个锁,但是其他线程已经独占了,那么当前线程就会处于阻塞状态。
    • 等待(WAITING):正在等待其他线程采取某些操作。一个常见的场景是类似生产者消费者模式,发现任务条件尚未满足,就让当前消费者线程等待(wait),另外的生产者线程去准备任务数据,然后通过类似 notify 等动作,通知消费线程可以继续工作了。Thread.join() 也会令线程进入等待状态。
    • 计时等待(TIMED_WAIT):其进入条件和等待状态类似,但是调用的是存在超时条件的方法,比如 wait 或 join 等方法的指定超时版本。
    • 终止(TERMINATED):不管是意外退出还是正常执行结束,线程已经完成使命,终止运行,也有人把这个状态叫作死亡。

      状态之间的切换如下图所示: 线程状态切换图

    其它知识

    • 可以通过setDaemon方法将线程设为守护线程,JVM 发现只有守护线程存在时,将结束进程。
    • 在多核 CPU 的系统中,线程等待存在一种可能,就是在没有任何线程广播或者发出信号的情况下,线程就被唤醒,如果处理不当就可能出现诡异的并发问题,所以我们在等待条件过程中,建议采用下面模式来书写。
    // 推荐
    while ( isCondition()) {
    waitForAConfition(...);
    }
    
    // 不推荐,可能引入 bug
    if ( isCondition()) {
    waitForAConfition(...);
    }
    
    

    比如线程里的join方法采用的就是上面的书写方式,源代码如下:

        public final synchronized void join(long millis)  throws InterruptedException {
            long base = System.currentTimeMillis();
            long now = 0;
    
            if (millis < 0) {
                throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
            }
    
            if (millis == 0) {
    //通过 while循环验证线程状态。
                while (isAlive()) {
    //join内部是让被调用线程调用wait(0)操作来进行实现的
                    wait(0);
                }
            } else {
                while (isAlive()) {
                    long delay = millis - now;
                    if (delay <= 0) {
                        break;
                    }
                    wait(delay);
                    now = System.currentTimeMillis() - base;
                }
            }
        }
    
    • 可以通过如下方式打印系统有的线程,代码如下:
    import java.lang.management.ManagementFactory;
    import java.lang.management.ThreadInfo;
    import java.lang.management.ThreadMXBean;
    
    public class Test {
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            
            System.out.println("hello");
            // 获取java的线程管理MXBean
            ThreadMXBean threadBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();
            // 不需要获取同步的monitor和synchronizer信息,仅获取线程和线程堆栈信息
            ThreadInfo[] threadInfo = threadBean.dumpAllThreads(false, false);
            // 遍历线程信息,仅打印线程id和线程名称信息
            for (ThreadInfo info : threadInfo) {
                System.out.println(info.getThreadId() + "--" + info.getThreadName() + "--" + info.getThreadState().name());
            }
            
        }
    }
    
    

    可以看出一个空的main方法会有如下几个线程:
    1:main线程。
    2:Reference Handler:处理引用对象本身的垃圾回收。
    3:Finalizer:处理类的Finalizer方法。
    4:Signal Dispatcher:外部jvm命令的转发器。
    5:Attach Listener:负责接收外部命令的,如jmap、jstack。

    • 线程interrupt()方法不会中断一个正在运行的线程。它的作用是:在线程受到阻塞时抛出一个中断信号,这样线程就得以退出阻塞的状态。更确切的说,如果线程被Object.wait, Thread.join和Thread.sleep三种方法之一阻塞,那么,它将接收到一个中断异常(InterruptedException),从而提早地终结被阻塞状态。java源码如下:
        public void interrupt() {
            if (this != Thread.currentThread())
                checkAccess();
    
            synchronized (blockerLock) {
                Interruptible b = blocker;
                if (b != null) { //默认b为空,不会进入这个方法
                    interrupt0();           // Just to set the interrupt flag
    //这里才会真正的中断线程
                    b.interrupt(this);
                    return;
                }
            }
            interrupt0(); //设置interrupt的状态并清除
        }
    
    • interrupted方法用于测试当前线程是否已经中断。属于static方法,将清除线程的interrupt状态。
    • isInterrupted方法同样有于测试线程是否已经中断,不同的是这个方法属于Thread。并且不会影线程的interrupt状态。方法源码如下:
    //属于Thread对象的方法
        public boolean isInterrupted() {
    //传入的参数是false,不会清除Thread的interrupt状态
            return isInterrupted(false);
        }
    
    //属于static方法
        public static boolean interrupted() {
    //得到当前线程,并调用 isInterrupted, 传入的参数是true。会清除当前线程的interrupt状态 
            return currentThread().isInterrupted(true);
        }
    
    //这是个本地方法
        /**
         * Tests if some Thread has been interrupted.  The interrupted state
         * is reset or not based on the value of ClearInterrupted that is
         * passed.
         */
        private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);
    
    

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