java线程基础知识 java线程教程

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智能创新者 2023-08-12 11:15:27

文章标签 java线程基础知识多线程 java jvm 线程优先级 文章分类 Java 后端开发

创建和运行线程

方法一：直接使用Thread

// 创建线程对象
Thread t = new Thread("name") {
    public void run() {
        // 要执行的任务
    }
};
// 启动线程
t.start();

// Java 8 以后可以使用lambda精简代码
Thread t = new Thread(()->{
    // 要执行的代码
});

方法二：使用Runnable配合Thread

把【线程】与【任务】（要执行的代码）分开，Thread代表线程，Runnable可运行的任务（线程要执行的代码）

Runnable runnable = new Runnable() {
    public void run() {
        // 要执行的任务
    }
}; 
// 创建线程对象 参数1：任务对象 参数2：线程名字
Thread t = new Thread(runnable, "name");
// 启动线程
t.start();

小结

方法一把线程和任务合并在了一起，方法二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

// 创建任务对象
FutureTask<Integer> task3 = new FutureTask<>(()->{
    log.debug("hello");
    return 100;
});
// 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字，推荐
new Thread(task3, "t3").start();
// 主线程阻塞，同步等待 task 执行完毕的结果
Integer result = task3.get();
log.debug("结果是：{}", result);

原理之线程运行

栈与栈帧

JVM中由堆、栈、方法区所组成，其中栈内存给线程用，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

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：

被动

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

主动

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

常见方法

方法名	static	功能说明	注意
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）。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
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
isAlive()		线程是否存活（还没有运行完毕）
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
interrupted()	static	判断当前线程是否被打断	会清除打断标记
currentThread()	static	获取当前正在执行的线程
sleep(long n)	static	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
yield()	static	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