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线程常用方法
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 InterruptedException
public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread t1 = new Thread("t1") { @Override public void run() { log.debug("enter sleep..."); try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { log.debug("wake up..."); e.printStackTrace(); } } }; t1.start(); Thread.sleep(1000); log.debug("interrupt..."); t1.interrupt(); }输出结果：
03:47:18.141 c.Test7 [t1] - enter sleep... 03:47:19.132 c.Test7 [main] - interrupt... 03:47:19.132 c.Test7 [t1] - wake up... java.lang.InterruptedException: sleep interrupted at java.lang.Thread.sleep(Native Method) at cn.itcast.test.Test7$1.run(Test7.java:14) -
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 。其底层还是sleep方法。
@Slf4j(topic = "c.Test8") public class Test8 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { log.debug("enter"); TimeUnit.SECONDS.sleep(1); log.debug("end"); // Thread.sleep(1000); } } -
在循环访问锁的过程中，可以加入sleep让线程阻塞时间，防止大量占用cpu资源。
yield
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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
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具体的实现依赖于操作系统的任务调度器
线程优先级
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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
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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
测试优先级和yield
@Slf4j(topic = "c.TestYield")
public class TestYield {
public static void main(String[] args) {
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();
}
}
测试结果：
#优先级
---->1 283500
---->2 374389
#yield
---->1 119199
---->2 101074
可以看出，线程优先级和yield会对线程获取cpu时间片产生一定影响，但不会影响太大。
应用之限制
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
while(true) {
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
-
可以用 wait 或 条件变量达到类似的效果
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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
wait 实现
synchronized(锁对象) {
while(条件不满足) {
try {
锁对象.wait();
} catch(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// do sth...
}
条件变量实现
lock.lock();
try {
while(条件不满足) {
try {
条件变量.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// do sth...
} finally {
lock.unlock();
}
join 方法详解
为什么需要 join
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();
log.debug("结果为:{}", r);
log.debug("结束");
}
分析
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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
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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
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用 sleep 行不行？为什么？
-
用 join，加在 t1.start() 之后即可
应用之同步
以调用方角度来讲，如果
-
需要等待结果返回，才能继续运行就是同步
-
不需要等待结果返回，就能继续运行就是异步
等待多个结果
问，下面代码 cost 大约多少秒？
static int r1 = 0;
static int r2 = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
test2();
}
private static void test2() throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(() -> {
sleep(1);
r1 = 10;
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
sleep(2);
r2 = 20;
});
long start = System.currentTimeMillis();
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
long end = System.currentTimeMillis();
log.debug("r1: {} r2: {} cost: {}", r1, r2, end - start);
}
分析如下
-
第一个 join：等待 t1 时, t2 并没有停止, 而在运行
-
第二个 join：1s 后, 执行到此, t2 也运行了 1s, 因此也只需再等待 1s
如果颠倒两个 join 呢？
最终都是输出
20:45:43.239 [main] c.TestJoin - r1: 10 r2: 20 cost: 2005
有时效的join
当线程执行时间没有超过join设定时间
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);
}
输出
20:48:01.320 [main] c.TestJoin - r1: 10 r2: 0 cost: 1010
当执行时间超时
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(2);
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);
}
输出
20:52:15.623 [main] c.TestJoin - r1: 0 r2: 0 cost: 1502
interrupt方法详解
Interrupt说明
interrupt的本质是将线程的打断标记设为true，并调用线程的三个parker对象（C++实现级别）unpark该线程。
基于以上本质，有如下说明：
-
打断线程不等于中断线程，有以下两种情况：
- 打断正在运行中的线程并不会影响线程的运行，但如果线程监测到了打断标记为true，可以自行决定后续处理。
- 打断阻塞中的线程会让此线程产生一个
InterruptedException异常，结束线程的运行。但如果该异常被线程捕获住，该线程依然可以自行决定后续处理（终止运行，继续运行，做一些善后工作等等）
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
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。
错误思路
- 使用线程对象的 stop() 方法停止线程
两阶段终止模式
- 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
利用 isInterrupted
interrupt 可以打断正在执行的线程，无论这个线程是在 sleep，wait，还是正常运行
class TPTInterrupt {
private Thread thread;
public void start(){
thread = new Thread(() -> {
while(true) {
Thread current = Thread.currentThread();
if(current.isInterrupted()) {
log.debug("料理后事");
break;
}
try {
Thread.sleep(1000);
log.debug("将结果保存");
} catch (InterruptedException e) {
current.interrupt();
}
// 执行监控操作
}
},"监控线程");
thread.start();
}
public void stop() {
thread.interrupt();
}
}
调用
TPTInterrupt t = new TPTInterrupt();
t.start();
Thread.sleep(3500);
log.debug("stop");
t.stop();
结果
11:49:42.915 c.TwoPhaseTermination [监控线程] - 将结果保存
11:49:43.919 c.TwoPhaseTermination [监控线程] - 将结果保存
11:49:44.919 c.TwoPhaseTermination [监控线程] - 将结果保存
11:49:45.413 c.TestTwoPhaseTermination [main] - stop
11:49:45.413 c.TwoPhaseTermination [监控线程] - 料理后事
利用停止标记
// 停止标记用 volatile 是为了保证该变量在多个线程之间的可见性
// 我们的例子中，即主线程把它修改为 true 对 t1 线程可见
class TPTVolatile {
private Thread thread;
private volatile boolean stop = false;
public void start(){
thread = new Thread(() -> {
while(true) {
Thread current = Thread.currentThread();
if(stop) {
log.debug("料理后事");
break;
}
try {
Thread.sleep(1000);
log.debug("将结果保存");
} catch (InterruptedException e) {
}
// 执行监控操作
}
},"监控线程");
thread.start();
}
public void stop() {
stop = true;
thread.interrupt();
}
}
调用
TPTVolatile t = new TPTVolatile();
t.start();
Thread.sleep(3500);
log.debug("stop");
t.stop();
结果
11:54:52.003 c.TPTVolatile [监控线程] - 将结果保存
11:54:53.006 c.TPTVolatile [监控线程] - 将结果保存
11:54:54.007 c.TPTVolatile [监控线程] - 将结果保存
11:54:54.502 c.TestTwoPhaseTermination [main] - stop
11:54:54.502 c.TPTVolatile [监控线程] - 料理后事
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
提示
可以使用 Thread.interrupted() 清除打断状态
