总结Thread线程,状态转换、方法使用、原理分析

发布时间:2021-10-23 10:28:56 作者:iii
来源:亿速云 阅读:118

本篇内容主要讲解“总结Thread线程,状态转换、方法使用、原理分析”,感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷,实用性强。下面就让小编来带大家学习“总结Thread线程,状态转换、方法使用、原理分析”吧!

一、前言

考不常用的、考你不会的、考你忽略的,才是考试!

大部分考试考的,基本都是不怎么用的。例外的咱们不说???? 就像你做程序开发,尤其在RPC+MQ+分库分表,其实很难出现让你用一个机器实例编写多线程压榨CPU性能。很多时候是扔出一个MQ,异步消费了。如果没有资源竞争,例如库表秒杀,那么其实你确实很难接触多并发编程以及锁的使用。

但!凡有例外,比如你需要开发一个数据库路由中间件,那么就肯定会出现在一台应用实例上分配数据库资源池的情况,如果出现竞争就要合理分配资源。如此,类似这样的中间件开发,就会涉及到一些更核心底层的技术的应用。

总结Thread线程,状态转换、方法使用、原理分析所以,有时候不是没用,而是你没有用。

 

二、面试题

谢飞机,小记! 线程我玩定了,面试也拦不住我,我说的!

「谢飞机」:嘿,你好哇,我是谢飞机!

「面试官」:好,今天电话面试,你准备好了?

「谢飞机」:准备好了,嘿嘿!

「面试官」:嗯,我看你简历里写了不少线程的东西,看来了解的不错。问你一个线程吧那就,线程之间状态是怎么转换的?

「谢飞机」:扒拉扒拉,扒拉扒拉!

「面试官」:嗯,还不错。那 yield 方法是怎么使用的。

「谢飞机」:嗯!好像是让出CPU。具体的没怎么用过!

「面试官」:做做测试,验证下,下次问你。

三、Thread 状态关系

Java 的线程状态描述在枚举类 java.lang.Thread.State 中,共包括如下五种状态:

public enum State {
    NEW, RUNNABLE, BLOCKED, WAITING, TIMED_WAITING, TERMINATED;
}

这五种状态描述了一个线程的生命周期,其实这种状态码的定义在我们日常的业务开发中,也经常出现。比如:一个活动的提交、审核、拒绝、修改、通过、运行、关闭等,是类似的。那么线程的状态是通过下图的方式进行流转的,如图 20-1

总结Thread线程,状态转换、方法使用、原理分析  
图 20-1 线程状态流转

这里参考枚举State 类的英文注释了解了每一个状态码的含义,接下来我们去尝试操作线程方法,把这些状态体现出来。 

四、Thread 状态测试 

1. NEW

Thread thread = new Thread(() -> {
});
System.out.println(thread.getState());

// NEW
 

2. RUNNABLE

Thread thread = new Thread(() -> {
});
// 启动
thread.start();
System.out.println(thread.getState());

// RUNNABLE
 

3. BLOCKED

Object obj = new Object();
new Thread(() -> {
    synchronized (obj) {
        try {
            Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}).start();

Thread thread = new Thread(() -> {
    synchronized (obj) {
        try {
            obj.wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
});

thread.start();
while (true) {
    Thread.sleep(1000);
    System.out.println(thread.getState());
}

// BLOCKED
// BLOCKED
// BLOCKED
 

4. WAITING

Object obj = new Object();
Thread thread = new Thread(() -> {
    synchronized (obj) {
        try {
            obj.wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
});

thread.start();

while (true) {
    Thread.sleep(1000);
    System.out.println(thread.getState());
}

// WAITING
// WAITING
// WAITING
 

5. TIMED_WAITING

Object obj = new Object();
Thread thread = new Thread(() -> {
    synchronized (obj) {
        try {
            Thread.sleep(100000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
});
thread.start();

while (true) {
    Thread.sleep(1000);
    System.out.println(thread.getState());
}

// TIMED_WAITING
// TIMED_WAITING
// TIMED_WAITING
 

6. TERMINATED

Thread thread = new Thread(() -> {
});
thread.start();

System.out.println(thread.getState());
System.out.println(thread.getState());
System.out.println(thread.getState());

// RUNNABLE
// TERMINATED
// TERMINATED
 

五、Thread 方法使用

一般情况下 Thread 中最常用的方法就是 start 启动,除此之外一些其他方法可能在平常的开发中用的不多,但这些方法在一些框架中却经常出现。因此只了解它们的概念,但是却缺少一些实例来参考! 接下来我们就来做一些案例来验证这些方法,包括:yield、wait、notify、join。

 

1. yield

yield 方法让出CPU,但不一定,一定让出!。这种可能会用在一些同时启动的线程中,按照优先级保证重要线程的执行,也可以是其他一些特殊的业务场景(例如这个线程内容很耗时,又不那么重要,可以放在后面)。

为了验证这个方法,我们做一个例子:启动50个线程进行,每个线程都进行1000次的加和计算。其中10个线程会执行让出CPU操作。「那么」,如果让出CPU那10个线程的计算加和时间都比较长,说明确实在进行让出操作。

「案例代码」

private static volatile Map<String, AtomicInteger> count = new ConcurrentHashMap<>();
static class Y implements Runnable {
    private String name;
    private boolean isYield;
    public Y(String name, boolean isYield) {
        this.name = name;
        this.isYield = isYield;
    }
    @Override
    public void run() {
        long l = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            if (isYield) Thread.yield();
            AtomicInteger atomicInteger = count.get(name);
            if (null == atomicInteger) {
                count.put(name, new AtomicInteger(1));
                continue;
            }
            atomicInteger.addAndGet(1);
            count.put(name, atomicInteger);
        }
        System.out.println("线程编号:" + name + " 执行完成耗时:" + (System.currentTimeMillis() - l) + " (毫秒)" + (isYield ? "让出CPU----------------------" : "不让CPU"));
    }
}

public static void main(String[] args) {
    for (int i = 0; i < 50; i++) {
        if (i < 10) {
            new Thread(new Y(String.valueOf(i), true)).start();
            continue;
        }
        new Thread(new Y(String.valueOf(i), false)).start();
    }
}
 

「测试结果」

线程编号:10 执行完成耗时:2 (毫秒)不让CPU
线程编号:11 执行完成耗时:2 (毫秒)不让CPU
线程编号:15 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:14 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:19 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:18 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:22 执行完成耗时:0 (毫秒)不让CPU
线程编号:26 执行完成耗时:0 (毫秒)不让CPU
线程编号:27 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:30 执行完成耗时:0 (毫秒)不让CPU
线程编号:31 执行完成耗时:0 (毫秒)不让CPU
线程编号:34 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:12 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:16 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:13 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:17 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:20 执行完成耗时:0 (毫秒)不让CPU
线程编号:23 执行完成耗时:0 (毫秒)不让CPU
线程编号:21 执行完成耗时:0 (毫秒)不让CPU
线程编号:25 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:24 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:28 执行完成耗时:0 (毫秒)不让CPU
线程编号:38 执行完成耗时:0 (毫秒)不让CPU
线程编号:39 执行完成耗时:0 (毫秒)不让CPU
线程编号:37 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:40 执行完成耗时:0 (毫秒)不让CPU
线程编号:44 执行完成耗时:0 (毫秒)不让CPU
线程编号:36 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:42 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:45 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:43 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:46 执行完成耗时:0 (毫秒)不让CPU
线程编号:47 执行完成耗时:0 (毫秒)不让CPU
线程编号:35 执行完成耗时:0 (毫秒)不让CPU
线程编号:33 执行完成耗时:0 (毫秒)不让CPU
线程编号:32 执行完成耗时:0 (毫秒)不让CPU
线程编号:41 执行完成耗时:0 (毫秒)不让CPU
线程编号:48 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:6 执行完成耗时:15 (毫秒)让出CPU----------------------
线程编号:7 执行完成耗时:15 (毫秒)让出CPU----------------------
线程编号:49 执行完成耗时:2 (毫秒)不让CPU
线程编号:29 执行完成耗时:1 (毫秒)不让CPU
线程编号:2 执行完成耗时:17 (毫秒)让出CPU----------------------
线程编号:1 执行完成耗时:11 (毫秒)让出CPU----------------------
线程编号:4 执行完成耗时:15 (毫秒)让出CPU----------------------
线程编号:8 执行完成耗时:12 (毫秒)让出CPU----------------------
线程编号:5 执行完成耗时:12 (毫秒)让出CPU----------------------
线程编号:9 执行完成耗时:12 (毫秒)让出CPU----------------------
线程编号:0 执行完成耗时:21 (毫秒)让出CPU----------------------
线程编号:3 执行完成耗时:21 (毫秒)让出CPU----------------------
 

2. wait & notify

wait 和 notify/nofityall,是一对方法,有一个等待,就会有一个叫醒,否则程序就夯在那不动了。关于这部分会使用到的 synchronized 在之前小傅哥有深入的源码分析,讲到它是怎么加锁在对象头的,如果你忘记了可以翻翻看 《synchronized 解毒,剖析源码深度分析!》

接下来我们模拟鹿鼎记·丽春院,清倌喝茶吟诗聊风月日常。当有达官贵人来时,需要分配清倌给大老爷。中间会有一些等待、叫醒操作。只为让你更好的记住这样的案例,不要想歪喽。清倌人即是只卖艺欢场人,喊麦的。

「案例代码」

public class 丽春院 {

    public static void main(String[] args) {
        老鸨 鸨子 = new 老鸨();

        清倌 miss = new 清倌(鸨子);
        客官 guest = new 客官(鸨子);

        Thread t_miss = new Thread(miss);
        Thread t_guest = new Thread(guest);

        t_miss.start();
        t_guest.start();
    }

}

class 清倌 implements Runnable {

    老鸨 鸨子;

    public 清倌(老鸨 鸨子) {
        this.鸨子 = 鸨子;
    }

    @Override
    public void run() {
        int i = 1;
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e1) {
                e1.printStackTrace();
            }
            if (i == 1) {
                try {
                    鸨子.在岗清倌("苍田野子", "500 日元");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            } else {
                try {
                    鸨子.在岗清倌("花田岗子", "800 日元");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            i = (i + 1) % 2;
        }
    }

}

class 客官 implements Runnable {

    老鸨 鸨子;

    public 客官(老鸨 鸨子) {
        this.鸨子 = 鸨子;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e1) {
                e1.printStackTrace();
            }
            try {
                鸨子.喝茶吟诗聊风月();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}

class 老鸨 {

    private String 清倌 = null;
    private String price = null;
    private boolean 工作状态 = true;

    public synchronized void 在岗清倌(String 清倌, String price) throws InterruptedException {
        if (!工作状态)
            wait();//等待
        this.清倌 = 清倌;
        this.price = price;
        工作状态 = false;
        notify();//叫醒
    }

    public synchronized void 喝茶吟诗聊风月() throws InterruptedException {
        if (工作状态)
            wait();//等待
        System.out.println("聊风月:" + 清倌);
        System.out.println("茶水费:" + price);
        System.out.println("  " + "  " + "  " + "  " + "  " + "  " + "  " + "  " + "  " + "  " + 清倌 + "完事" + "准备 ... ...");
        System.out.println("****************************************");
        工作状态 = true;
        notify();//叫醒
    }

}

「测试结果」

聊风月:苍田野子
茶水费:500 日元
                    苍田野子完事准备 ... ...
****************************************
聊风月:花田岗子
茶水费:800 日元
                    花田岗子完事准备 ... ...
****************************************
聊风月:苍田野子
茶水费:500 日元
                    苍田野子完事准备 ... ...
****************************************

...
 

3. join

join 是两个线程的合并吗?不是的!

join 是让线程进入 wait ,当线程执行完毕后,会在JVM源码中找到,它执行完毕后,其实执行notify,也就是 等待叫醒 操作。

「源码」:jdk8u_hotspot/blob/master/src/share/vm/runtime/thread.cpp

void JavaThread::exit(bool destroy_vm, ExitType exit_type) {
 // Notify waiters on thread object. This has to be done after exit() is called
 // on the thread (if the thread is the last thread in a daemon ThreadGroup the
 // group should have the destroyed bit set before waiters are notified).
 ensure_join(this);
}
 
static void ensure_join(JavaThread* thread) {
  // 叫醒
  java_lang_Thread::set_thread(threadObj(), NULL);
  lock.notify_all(thread);
}
 

好的,就是这里!lock.notify_all(thread),执行到这,就对上了。

「案例代码」

Thread thread = new Thread(() -> {
    System.out.println("thread before");
    try {
        Thread.sleep(3000);
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("thread after");
});
thread.start();
System.out.println("main begin!");
thread.join();
System.out.println("main end!");
 

「测试结果」

main begin!
thread before
thread after
main end!

Process finished with exit code 0
 

首先join() 是一个synchronized方法, 里面调用了wait(),这个过程的目的是让持有这个同步锁的线程进入等待,那么谁持有了这个同步锁呢?答案是主线程,因为主线程调用了threadA.join()方法,相当于在threadA.join()代码这块写了一个同步代码块,谁去执行了这段代码呢,是主线程,所以主线程被wait()了。然后在子线程threadA执行完毕之后,JVM会调用lock.notify_all(thread);唤醒持有threadA这个对象锁的线程,也就是主线程,会继续执行。

到此,相信大家对“总结Thread线程,状态转换、方法使用、原理分析”有了更深的了解,不妨来实际操作一番吧!这里是亿速云网站,更多相关内容可以进入相关频道进行查询,关注我们,继续学习!

推荐阅读:
  1. 线程thread:synchronized、同步线程
  2. 如何使用Python多线程thread及模块

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thread java

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