手记

Java多线程(1):线程生命周期

您好,我是湘王,这是我的慕课手记,欢迎您来,欢迎您再来~



从事Java开发这些年来如果要问我Java当中最难的部分是什么最有意思的部分是什么最多人讨论的部分是什么那我会毫不犹豫地说多线程

之前说过I/O是比较裹人概念之二那么多线程就是那个之一除了它也没谁了!如果一定要找另外一个特性,那就JVM莫属吧

涉及Java多线程的书籍、文章、日志,包括面试问题,非常非常非常多,但真正能深刻理解并掌握这个有趣特性的人,很少我并不是这部分很少的人之一只是能有幸站在前人的肩膀上用自己一点浅薄的经验来发表见解)。

Java多线程说它难,也不难,就是有点绕;说它简单,也不简单,需要理解的概念很多,尤其是很多底层知识,如数据结构、操作系统的部分

Java多线程掌握得好,不仅仅只是对Java,对任何其他具有并发特性的编程语言,甚至是操作系统,都能有更全面和准确的认识。

Java多线程最大的特点,而且也是唯一确定的一件事,那就是:多线程环境下,程序的运行结果是无法预料但这也正是它最有趣的地方

在了解多线程之前最好先知道什么是并发什么是并行这在我之前写的CPU的分身术:千手观音与齐天大圣》里面有提到过不然很容易迷糊

总的来说就是这样

并行:同一时刻可以同时发生/执行多个任务

 

并发:同一时刻只能发生/执行一个任务


 

学习多线程最好从如下六个方面循序渐进纯粹个人经验和建议可无视):

1、线程生命周期:NEW、RUNNABLE(READY、RUNNING)、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING、TERMINATED状态

2、关键字:synchronized和volatile

3、线程池:ThreadPoolExecutor

4、锁(AQS):悲观锁/乐观锁、轻量级锁/重量级锁、自旋锁/可重入锁等各种锁

5、CAS:各种原子类

6、并发工具类:ArrayBlockingQueue、CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore等

 

就如同每个人在不同的年龄阶段有不同的特征和生活状态一样,也可以用“生命周期”来描述线程在不同阶段下的不同特征线程生命周期涉及到不同线程状态间的转换,这种状态变换,最早可以追溯到《操作系统》中的PV操作与信号灯PV操作是一种实现进程互斥与同步的方法,P(passeren)表示通过,V(vrijgeven)表示释放信号灯其实就是交通信号灯,为了避免出现冲突(交通事故),同时更有效地利用公路资源,通过信号灯来实现交通管理


 

再说回JavaJava多线程用一句话总结就是65」。

所谓6」,就是多状态的状态分为这6

1、新建(NEW):新创建了一个线程,但还没调用start方法

2、运行(RUNNABLE)

2.1、就绪(ready):运行start方法后,线程位于可运行线程池中,等待被调度

2.2、运行中(RUNNING):就绪的线程获得CPU的时间片就变为运行中

3、阻塞(BLOCKED):线程等待获取锁

4、等待(WAITING):接收事件通知后或系统中断后进入等待

5、超时(TIMED_WAITING):等待指定时间后会自行返回

6、终止(TERMINATED):线程已执行完毕

 

这是线程生命周期的状态变化图


 

简单来说就是这样

 


而所谓5就是线程的核心方法是这么5

1、wait:当前线程调用锁对象的wait方法,当前线程释放锁,进入等待状态,由其他线程接着执行

2、notify/notifyAll:唤醒任意一个或全部等待的线程后接着执行,但并不释放锁

3、join:当前线程调用其他线程的join方法,调用后当前线程进入等待状态

4、yield:当前线程调用,调用后暂停执行(可能无效),变为就绪态

5、sleep:当前线程调用,调用后进入TIME_WAITING状态

 

用代码来解释一下会更直观一些

第一种wait/notify的情况

public static void main(String[] args) {
    Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            synchronized ("锁") {
                System.out.println("t1 start");
                try {
                    // t1释放锁
                    "锁".wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("t1 end");
            }
        }
    });
    Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            synchronized ("锁") {
                System.out.println("t2 start");
                try {
                    // 通知t1进入等待队列
                    "锁".notify();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("t2 end");
            }
        }
    });

    t1.start();
    t2.start();
}


此时代码执行流程(两种可能)

1、T1先执行

1.1、T1启动,wait让出锁,让出CPU,T2获得CPU,T2启动,notify了通过object锁等待的线程

1.2、T1被唤醒后等待启动,T2继续执行,T2执行完,T1获得CPU后继续执行

2、T2先执行

T2执行完,T1启动,让出CPU,由于没有线程再来执行notify,程序无限期等待

 

这里要强调的重点是

1、wait会让出CPU而notify不会

2、wait重点在通知其它同用一个object的线程“我暂时不用了”,并且让出CPU

3、notify重点在于通知使用object的对象“我用完了!”

 

如果说只有两个线程的时候还能尝试着分析一下结果那么当有四个线程的时候会如何呢看看代码

public static void main(String[] args) {
    Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            synchronized ("锁") {
                System.out.println("t1 start");
                try {
                    // t1释放锁
                    "锁".wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("t1 end");
            }
        }
    });
    Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            synchronized ("锁") {
                try {
                    System.out.println("t2 start");
                    // 随机通知一个等待的线程进入等待队列
                    "锁".notify();
                    System.out.println("t2 end");
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    });

    Thread t3 = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            synchronized ("锁") {
                try {
                    System.out.println("t3 start");
                    // 随机通知一个等待的线程进入等待队列
                    "锁".notify();
                    System.out.println("t3 end");
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    });
    Thread t4 = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            synchronized ("锁") {
                try {
                    System.out.println("t4 start");
                    // t4释放锁
                    "锁".wait();
                    System.out.println("t4 end");
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    });

    t1.start();
    t2.start();
    t3.start();
    t4.start();
}


 

然后同时开启这四个线程但结果是无法预料为什么因为只有两种可能的流程要么wait先执行完要么notify先执行完),至于每种流程里面怎么执行的不知道不清楚无法预料这就是多线程让人困惑的地方和魅力所在

 

而且线程还有一个无赖的行为就是虽然你有优先级但我不保证有用

public class MyThread extends Thread {
    MyThread(String s) {
        super(s);
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 10; i++) {
            System.out.println(getName() + " : " + i);
            if (i == 5) {
                Thread.yield();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("主线程启动");
        Thread t1 = new MyThread("t1");
        Thread t2 = new MyThread("t2");
        t1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
        t1.start();
        t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();
        System.out.println("主线程结束");
    }
}

 

这里不管怎么设置t1或者t2的优先级都没有用运行的结果每次都可能不一样

线程的生命周期65法算是比较简单的是基础中的基础但是用好很难关键在于多练多想多多尝试各种组合



感谢您的大驾光临!咨询技术、产品、运营和管理相关问题,请关注后留言。欢迎骚扰,不胜荣幸~


0人推荐
随时随地看视频
慕课网APP