1. 线程的状态
java 中线程状态分为 6 种
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New初始: 新创建了一个线程对象, 但是还没有调用start()方法. -
Runnable运行:Java线程中将就绪(ready)和运行中(running)两种状态都成为 "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, 此时就处于就绪状态(ready). 就绪状态的线程在获得 CPU 时间片后变为运行中(running)状态. -
Blocked阻塞: 表示线程阻塞于锁 -
Waiting等待: 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)后才可变为Runnable运行状态. -
Timed_Waiting超时等待: 这个状态不同于Waiting, 它可以在指定的时间后自行变为Runnable运行状态. -
Terminated终止: 表示该线程已经执行完毕.
线程状态与对应的动作
2. 线程的启动方式
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xxx extends Thread然后调用xxx.start -
xxx implements Runnable然后交给Thread运行. - 区别:
Thread才是Java中对线程唯一抽象,Runnable只是对任务(业务逻辑)的抽象.Thread可以接受任意一个Runnable的实例并执行.
start()方法只是将一个线程进入就绪队列等待分配 CPU, 分到 CPU 后才会去调用实现的run()方法.start()方法不能重复调用, 否则抛出异常.
run方法是业务逻辑实现的地方, 可以重复执行, 也可以被单独调用.
2. 线程的终止
- 线程自然终止
线程的中止要么是
run执行完成了, 要么是抛出了一个未处理的异常,从而导致线程提前结束.
- 使用
stop()方法
不建议使用,
stop()方法在终结一个线程时不会保证线程资源的正常释放, 通常是没有给线程完成资源释放工作的机会, 因此会导致程序可能工作在不确定的状态下.
- 使用
interrupt中断方式.
线程安全的终止是其他线程通过调用某个线程的
interrupt()方法对其进行中断操作.
中断好比对其他线程打了个招呼. 不代表线程 A 会立即停止自己的工作. 同样的 A 线程也可以不理会这种中断请求. 因为java中的线程是协作式的, 不是抢占式的. 线程内部可以通过调用isInterrupted()方法看返回是否为true/false来判断是否被中断, 也可以调用静态方法Thread.interrupted()来进行判断是否中断.
interrupted()与isInterrupted()不同的是interrupted()方法如果发现当前线程被中断, 则会清除中断标志, 也就是如果第一次调用是true, 再次调用返回的就是false, 因为之前的中断状态被清除了.
线程 A 调用了
wait系列的函数,join方法或者sleep方法而被阻塞挂起, 这时候若是线程 B 调用线程 A 的interrupt()方法, 线程 A 会在调用这些方法的地方抛出InterruptedException异常后会立即将线程 A 的中断标志位清楚, 即重新设置为false.
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
while (true){
if(!Thread.currentThread().isInterrupted()){
System.out.println("thread name:" + Thread.currentThread().getName());
}else {
return;
}
}
}
});
thread.start();
thread.interrupt();
System.out.println("main is over");
}
不建议自定义一个标志位来终止线程的运行, 因为
run方法里有阻塞调用时会无法很快检测到取消标志, 线程必须从阻塞调用返回后, 才会检查这个取消标志. 这种情况下使用中断会更好. 因为一般的阻塞方法, 如sleep()等本身就支持中断的检查.
注意: 处于死锁状态的线程无法被中断.
3. Join
将指定的线程加入到当前线程, 可以将两个交替执行的线程合并为顺序执行, 比如在线程 B 中调用了线程 A 的 join() 方法, 那么会直到线程 A 执行完毕后, 才会继续执行线程 B.
4. synchronized
关键字synchronized可以修饰方法或者以同步块的形式来进行使用, 它主要确保多个线程在同一个时刻, 只能有一个线程处于方法或者同步块中, 它包含了线程对变量访问的可见性和排他性. 又称为内置锁机制.
对象锁是用于对象实例方法或者一个对象实例上的, 类锁是用于类的静态方法或者一个类的
class对象上的. 类的对象实例可以有很多个, 但是每个类只有一个class对象, 所以不同对象实例的对象锁是互不干扰的, 但是每个类只有一个类锁.
类锁只是一个概念上的东西, 并不是真实存在的, 类锁其实锁的是每个类对应的
class对象. 类锁与对象锁之间互不干扰.
5. 等待/通知机制
- wait / notify / notifyAll
是指一个线程 A 调用了 wait() 方法进入到等待状态, 而另外一个线程 B 调用了对 notify() 或者 notifyAll() 方法. 那么线程 A 在接受到通知后就会被唤醒, 进而执行后续操作.
- notify
唤醒一个等待的线程, 唤醒的前提是该线程获取到了锁. 没有获得锁就会重新进入waiting状态. - nofifyAll
唤醒所有等待状态的线程. - wait
调用该方法的线程将会进入到waiting状态, 只有等待另外线程的唤醒或者被中断才会返回. 注意: 调用wait()方法后会释放对象的锁.
在调用
wait / notify / notifyAll之前, 线程必须要获得该对象的对象级锁, 即只能在同步方法或同步块中调用wait / notify / notifyAll方法. 进入wait()方法后, 当前线程就会释放锁.
尽可能使用
notifyAll(), 因为notify()只会唤醒一个线程, 我们无法确保被唤醒的这个线程一定就是我们需要唤醒的线程.
6. 死锁
是指两个或者两个以上的进程在执行过程中, 由于竞争资源或者彼此通信而造成的一种阻塞的现象, 若无外力作用, 它们都将无法推进下去. 此时称系统处于死锁状态.
死锁是必然发生在多操作者(M>=2) 的情况下, 增多多个资源(N>=2, 并且 N<=M). 才会发生这种情况.
例:
A 线程和 B 线程都想操作苹果和香蕉这两个对象, 但是线程 A 先拿到了苹果, 线程 B 拿到了香蕉, 线程 A 就一直在等香蕉, 线程 B 就一直在等苹果, 结果就产生了死锁.
死锁的危害
- 线程不工作了, 但是整个进程又是活着的.
- 没有任何异常信息供我们检查.
- 一旦程序发生了死锁, 是没有任何办法恢复的, 只有重启程序.
死锁的发生的四个必要条件
互斥
指线程对分配到的资源进行排他性使用. 即在一段时间内某资源只由一个线程占用. 如果此时还有其他线程请求资源, 则请求者只能等待, 直至占有资源的进程使用完毕释放.请求和保持
指线程已经保持至少一个资源, 但又提出了新的资源使用请求, 而该新的资源已经被其他线程占有, 此时请求线程阻塞, 但是又对已持有的资源保持不释放.不剥夺
指线程已获得的资源, 在未使用完之前, 不能被剥夺, 只能在使用完时由自己释放.环路等待
指在发生死锁时, 必然存在一个线程资源的环形链, 即线程集合{T0, T1, T2...Tn}中的 T0 正在等待一个 T1 占用的资源, 而 T1 呢又在等在 T2 占用的资源, Tn又在等待 T0 占用的资源.
死锁的解除/预防/避免
理解了死锁的原因, 尤其是产生死锁的四个必要条件, 那么只要打破这四个必要条件中的任何一个, 就能够预防死锁的发生.
例如
- 当一个线程独占有一份资源后, 又申请了一个独占资源而无法满足的情况下, 就退出原有的资源.
- 采用资源预先分配策略, 即线程运行前申请全部资源, 满足则运行, 不然就等待. 这样就不会有占有且申请的情况发生.
- 实现资源有序分配策略, 对所有资源实现分类编号, 所有线程只能采用按序号递增的形式申请资源.
7. 活锁
两个线程在尝试获得锁的过程中, 发生线程之间的谦让, 不断发生同一个线程总拿到同一把锁, 在尝试获得另外一把锁的时候因为拿不到, 而将本来已持有的锁释放的过程.
解决方案
- 每个线程休眠随机数, 错开拿锁的时间.
8. 线程饥饿
低优先级的线程, 总拿不到执行时间.
