Java多线程的基本应用

原创

绿水长流z

发布于 2024-06-13 11:49:23

1100

发布于 2024-06-13 11:49:23

2.3 线程的操作

2.3.1 线程的休眠

public static void sleep(long millis)：让当前线程睡眠指定的毫秒数

测试代码：

package com.dfbz.demo02_线程的操作;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro:
 */
public class Demo01_线程的休眠 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                // 如果线程休眠了,会把CPU的执行权限让出来
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
                System.out.println("t1...");
            }
        });
        t1.start();

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println("main...");
        }
    }
}

在JDK1.5推出了TimeUnit类，该类可以根据时间单位来对线程进行睡眠操作；

示例代码：

public static void main(String[] args) {
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            try {
                // 睡眠1s
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println("t1...");
        }
    });
    t1.start();

    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        try {
            // 睡眠1s
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println("main...");
    }
}

2.3.2 线程的加入

多条线程时，当指定线程调用join方法时，线程执行权交给该线程，必须等到调用join方法的线程执行完全部任务后才会释放线程的执行权，其他线程才有可能争抢到线程执行权；

public final void join()：让调用join方法的线程在当前线程优先执行，直至调用join方法的线程执行完毕时，再执行本线程；
public final void join(long millis)：让线程执行millis毫秒，然后将线程执行权抛出，给其他线程争抢

1） join方法示例

【示例代码】：

package com.dfbz.demo02_线程的操作;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro:
 */
public class Demo02_join_使用示例 {

    public static void main(String[] args) {
        //创建线程1
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    System.out.println("线程1:" + i);
                    try {
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });

        //创建线程2
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    System.out.println("线程2:" + i);
                    try {
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    if (i == 5) {
                        try {
                            //当i等于5的时候,让t1线程加入执行,直至执行完毕
                            t1.join();
                            //当i等于500的时候,让t1线程加入执行,执行10毫秒之后交出执行权
//                            t1.join(10);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        });

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

执行效果：

2） join方法的应用场景

【join方法小案例】：

static int num = 0;
public static void main(String[] args) {
    Thread t1 = new Thread() {
        @Override
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            num=10;
        }
    };

    t1.start();
    
    System.out.println(num);            // ?
}

我们在main线程中开启了一个新的线程（t1），t1线程对num进行赋值，然后在main线程中进行打印，很显然num的值为0，因为t1线程的阻塞不会让main线程也阻塞，当t1线程阻塞时，main线程会继续往下执行；

【使用join方法改造】：

package com.dfbz.demo02_线程的操作;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro:
 */
public class Demo03_join_应用场景 {
    static int num = 0;

    // 使用join改造
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                num = 10;
            }
        };
        t1.start();

        try {
            // 必须让t1线程执行完毕才能执行下面的代码
            t1.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(num);            // 10
    }
}

Tips：join方法一般应用于线程2依赖于线程1执行的返回结果时；

3） join方法注意事项

【注意事项1】：当线程执行join方法传递时间参数时，如果join线程任务执行完毕，则不必等待join时间结束；

package com.dfbz.demo02_线程的操作;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro: 当线程执行join方法传递时间参数时，如果join线程任务执行完毕，则不必等待join时间结束；
 */
public class Demo04_join_注意事项_01 {
    static int count = 0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        Thread t1 = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                count = 10;
            }
        };

        long startTime = System.currentTimeMillis();
        t1.start();

        // 让t1线程执行完毕
//    t1.join();

        // 让t1线程执行1s,然后代码继续往下执行
//        t1.join(1000);

        // 让t1线程执行3s,但如果t1线程执行完毕了,该方法也会结束
        t1.join(3000);
        long endTime = System.currentTimeMillis();

        // count【10】,time【2011】
        System.out.println("count【" + count + "】,time【" + (endTime - startTime) + "】");
    }
}

执行效果如下：

t1.join();
count【10】,time【2003】
----------------------------------------

t1.join(1000);
count【0】,time【1005】

----------------------------------------
t1.join(3000);
count【10】,time【2006】

【注意事项2】：当线程执行join方法时，优先执行join线程的任务，等到join线程任务执行完毕时才会执行本线程。但如果还有其他线程与执行join方法的线程同时存在时，则其他线程与join线程交替执行；

package com.dfbz.demo02_线程的操作;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro:
 */
public class Demo05_join_注意事项_02 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread("t1") {
            @Override
            public void run() {

                while (true) {
                    try {
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                }
            }
        };

        Thread t2 = new Thread("t2") {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    System.out.println("t2");
                    try {
                        
                        // 让t1优先执行,但是如果还有其他线程和t1线程同时存在,那么其他线程将和t1线程交替执行
                        t1.join();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        };

        Thread t3 = new Thread("t3") {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    try {
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                }
            }
        };

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

执行代码，发现t1和t3线程交替执行；

2.3.3 守护线程

1）守护线程的使用

public final void setDaemon(boolean on)：设置线程是否为守护线程

当用户线程（非守护线程）运行完毕时，守护线程也会停止执行，但由于CPU运行速度太快，当用户线程执行完毕时，将信息传递给守护线程，会有点时间差，而这些时间差会导致还会执行一点守护线程；

守护线程的主要用途是在后台执行一些辅助任务，如清理工作、监控状态等。因为它们没有影响应用程序主要功能的能力，所以它们可以随时被中断和终止。

【示例代码】

package com.dfbz.demo02_线程的操作;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro:
 */
public class Demo06_守护线程的使用 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 2000000; i++) {
                    System.out.println("守护线程: " + i);
                }
            }
        });

        //将t1设置为守护线程
        t1.setDaemon(true);

        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    System.out.println("用户线程: " + i);
                }
            }
        });

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

2）守护线程的退出

当一个用户线程（也称为非守护线程）结束其运行后，其他用户线程和守护线程仍将继续运行，直到所有用户线程都已结束其运行为止。 ==只有当没有任何用户线程处于活动状态（即所有用户线程都已经结束其运行）时，JVM才会退出，并在此过程中终止任何剩余的守护线==程。因此，如果有多个用户线程正在运行，即使其中一个用户线程结束了其运行，只要还有至少一个用户线程处于活动状态，那么所有的守护线程都将继续运行。

【示例代码】

package com.dfbz.demo02_线程的操作;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro:
 */
public class Demo07_守护线程的退出 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 2000000; i++) {
                System.out.println("守护线程: " + i);
            }
        });

        //将t1设置为守护线程
        t1.setDaemon(true);

        Thread t2 = new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("用户线程1: " + i);
            }
        });

        Thread t3 = new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                System.out.println("用户线程2: " + i);
            }
        });

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

执行代码，发现【用户线程1】执行完毕后，守护线程并不会被退出；而是要等到所有的用户线程执行完毕后守护线程才会退出。

2.3.4 线程优先级

默认情况下，所有的线程优先级默认为5，最高为10，最低为1。优先级高的线程更容易让线程在抢到线程执行权；

通过如下方法可以设置指定线程的优先级：

public final void setPriority(int newPriority)：设置线程的优先级。

示例代码：

package com.dfbz.demo02_线程的操作;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro:
 */
public class Demo08_线程优先级 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i <= 10000; i++) {
                System.out.println("线程2: " + i);
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i <= 10000; i++) {
                System.out.println("线程2: " + i);
            }
        });

        // 设置优先级
        t1.setPriority(1);
        t2.setPriority(10);

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

2.3.5 线程礼让

在多线程执行时，线程礼让，告知当前线程可以将执行权礼让给其他线程，礼让给优先级相对高一点的线程，==但仅仅是一种告知，并不是强制将执行权转让给其他线程，当前线程将CPU执行权礼让出去后，也有可能下次的执行权还在原线程这里；==如果想让原线程强制让出执行权，可以使用join()方法

public static void yield()：将当前线程的CPU执行权礼让出来；

示例代码：

package com.dfbz.demo02_线程的操作;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro:
 */
public class Demo09_线程礼让 {
    public static void main(String[] args) {

        Thread t1 = new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                System.out.println("线程1: " + i);
                if (i == 10) {
                    // 当i等于10的时候该线程礼让(礼让之后有可能下次线程执行权还被线程2抢到了)
                    Thread.yield();
                }
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                System.out.println("线程2: " + i);
            }
        });

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

2.3.6 线程中断

当一个线程接收到中断请求后，它的中断状态将会被设置为“已中断”，并且如果该线程正在睡眠、等待某个锁、I/O事件或其他同步对象，则它将收到一个InterruptedException异常。

需要注意的是：中断并不是立即停止线程的执行，而是通知线程它已经被中断，并给出一个机会让它自己去处理这个中断请求。具体的响应方式由开发者自行定义。

1） interrupt中断线程

public void interrupt()：发送一个中断请求给指定线程。将线程的中断状态设置为true；如果被中断的线程正在sleep、wait、join等操作，那么将会出现InterruptedException异常，并且重置中断状态（重置为false），相当于中断失败；
public boolean isInterrupted()：获取当前线程的中断状态；
public static boolean interrupted()：获取当前线程的中断状态，并清空中断状态（设置为false）

示例代码：

package com.dfbz.demo03_线程的中断;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro:
 */
public class Demo01_线程中断 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            while (true) {
                // 模拟任务
            }
        }, "t1");
        t1.start();

        System.out.println(t1.isInterrupted());         // false

        t1.interrupt();         // 中断线程,将中断状态设置为true

        System.out.println(t1.isInterrupted());         // true
    }
}

Tips：中断线程并且不是将线程停止，只是将线程的中断状态设置为true；

借助中断状态，我们可以采用如下的方式来停止线程：

package com.dfbz.demo03_线程的中断;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro:
 */
public class Demo02_使用中断来停止线程 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            while (true) {
                // 获取当前线程的中断状态
                boolean interrupted = Thread.currentThread().isInterrupted();
                if (interrupted) {
                    System.out.println("线程被中断【" + interrupted + "】....");
                    System.out.println("释放资源....");
                    break;
                } else {
                    System.out.println("执行任务【" + interrupted + "】.....");
                }
            }
        }, "t1");
        t1.start();

        Thread.sleep(10);           // 让t1线程执行10ms
        t1.interrupt();         // 中断线程,将中断状态设置为true
    }
}

2） isInterrupted和interrupted方法

isInterrupted和interrupted方法都可以获取当前线程的中断状态，但不同的是isInterrupted只会返回线程的中断状态，并不会对中断状态发送改变，interrupted方法首先返回线程的中断状态，然后将线程的中断状态设置为false（清除中断状态）

【小案例】

需求：一个生产线程一直生产菜包，生产一定时间后生产一个肉包，然后在继续生产菜包；

package com.dfbz.demo03_线程的中断;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro:
 */
public class Demo03_中断线程小案例 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            long startTime = System.currentTimeMillis();

            // 让while循环执行5ms
            while (System.currentTimeMillis() - startTime < 5) {

                /*
                1. 一开始中断状态为false,执行生产菜包
                2. 1ms过去之后,main线程对生产线程进行中断,中断状态设置为true
                3. 执行Thread.interrupted()语句返回true,然后把中断状态设置为false,生产线程开始生产肉包
                 */
                if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {         // 如果使用isInterrupted方法只是获取线程的中断状态,并不会清除中断状态
//                if (Thread.interrupted()) {
                    System.out.println(System.currentTimeMillis() + ": 生产肉包...");
                } else {
                    System.out.println(System.currentTimeMillis() + ": 生产菜包...");
                }
            }
        });

        t1.start();

        // 生产线程执行3ms后对线程进行中断
        Thread.sleep(3);

        // 对线程进行中断
        t1.interrupt();
    }
}

2.3.7 中断sleep线程

1）中断sleep线程

需要注意的是，被中断的线程如果正在处于sleep、wait、join等操作中，将会抛出InterruptedException异常，然后重置中断状态（重置为false）；

package com.dfbz.demo03_线程的中断;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro:
 */
public class Demo04_中断sleep线程 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, "t1");

        // 启动线程
        t1.start();

        Thread.sleep(50);       // 确保t1线程首先运行

        // 中断t1线程,将中断标记设置为true(但此时t1线程正在sleep,因此线程会出现异常,并且中断标记还是false)
        t1.interrupt();

        // 让main线程睡眠一小会再去查看中断状态,否则有可能出现中断状态还未设置为false就被main线程抢先打印了中断状态
        Thread.sleep(10);
        System.out.println(t1.isInterrupted());     // false(相当于中断失败)
    }
}

2）中断sleep线程注意事项

中断sleep、wait、join等状态的线程都将会抛出InterruptedException异常，然后重置中断状态（重置为false），相当于中断失败，同时InterruptedException异常的出现相当于重新唤醒了线程；

package com.dfbz.demo03_线程的中断;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro:
 */
public class Demo05_中断sleep线程注意事项 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            while (true) {
                try {
                    System.out.println("t1线程...");
                    Thread.sleep(5000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "t1");

        // 启动线程
        t1.start();

        Thread.sleep(50);       // 确保t1线程首先运行

        // 中断t1线程,将中断标记设置为true(但此时t1线程正在sleep,因此线程会出现异常,并且中断标记还是false)
        t1.interrupt();

        // 让main线程睡眠一小会再去查看中断状态,否则有可能出现中断状态还未设置为false就被main线程抢先打印了中断状态
        Thread.sleep(10);
        System.out.println(t1.isInterrupted());         // false(相当于中断失败)
    }
}

2.3.8 线程的其他方法

1）线程退出

public final void stop()：退出当前线程

stop()方法曾经是用来强制停止一个正在运行的线程的方法，但是这个方法现在已经过时，并且被强烈反对使用。这是因为，强制停止一个线程可能会导致一些不可预料的结果，例如数据损坏、资源泄漏和其他并发问题。

此外，stop()方法还可能会抛出未经检查的安全异常，这可能会破坏程序的健壮性和安全性。

由于以上原因，从Java 1.1开始，stop()方法就被正式废弃，并不再推荐使用。取而代之的是，开发者应该使用更安全和可控的方式来进行线程的中断，例如使用interrupt()方法和适当的同步机制来实现线程间的协作。

示例代码：

package com.dfbz.demo04_线程的其他操作;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro:
 */
public class Demo01_线程的退出 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                System.out.println("hello【" + i + "】");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

        }, "t1");

        t1.start();
        Thread.sleep(2000);     // 让t1线程执行2s

        // 退出线程(这个做法是非常不可取的,好端端运行的线程被强制终止了)
        t1.stop();
        System.out.println("end");
    }
}

2）线程挂起

public final void suspend()：暂停当前线程的执行；
public final void resume()：恢复被暂停的线程；

suspend()和resume()方法曾经是用来暂时挂起和恢复线程运行的方法，但是这两个方法现在也已经过时，并且被强烈反对使用。

这是因为，挂起一个线程可能会导致一些不可预料的结果，例如死锁、数据损坏和其他并发问题。此外，suspend()和resume()方法的操作也不能保证原子性，这可能会导致竞态条件和数据不一致等问题。

由于以上原因，从Java 1.2开始，suspend()和resume()方法就被正式废弃，并不再推荐使用。取而代之的是，开发者应该使用更安全和可控的方式来进行线程的控制和同步，例如使用interrupt()方法和适当的同步机制来实现线程间的协作。

示例代码：

package com.dfbz.demo04_线程的其他操作;

/**
 * @author lscl
 * @version 1.0
 * @intro:
 */
public class Demo02_线程的挂起与恢复 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            while (true){
                System.out.println("hello");
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        });

        t1.start();
        Thread.sleep(2000);     // 让t1线程执行2s

        // 挂起线程
        t1.suspend();

        System.out.println("线程挂起...");
        Thread.sleep(2000);             // main线程睡眠2s,t1线程被挂起,此时没有线程在执行

        t1.resume();
        System.out.println("线程恢复....");
    }
}

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