Java里的线程控制
這篇文章接著上篇文章<<java 線程簡(jiǎn)介>> 寫的.
http://blog.csdn.net/nvd11/article/details/19118683
上一篇文章提到,? java程序猿可以利用類Thread或其接口Runnable開啟一條新線程.
但開啟一條新線程之后, 不能任由它不管啊.
其實(shí)java有很多方法讓程序猿控制線程的執(zhí)行過程.
一, 線程的三種狀態(tài)切換
一個(gè)線程由線程類Thread或其派生類的start()啟動(dòng).
啟動(dòng)后的線程具有3種狀態(tài).
1.1 就緒狀態(tài)
注意, 1個(gè)線程t被t.start()函數(shù)啟動(dòng)后, 并不是立即可以被cpu執(zhí)行. 而是進(jìn)入了就緒狀態(tài).
在就緒狀態(tài)中的線程代表了有了cpu執(zhí)行的資格. 由于想搶占cpu被執(zhí)行的線程有很多. cpu并不一定立即執(zhí)行t對(duì)應(yīng)的線程.
實(shí)際上, 一般情況下在1個(gè)時(shí)間點(diǎn), cpu只會(huì)執(zhí)行1個(gè)線程, 但是這個(gè)cpu會(huì)不斷跳到另1個(gè)線程去執(zhí)行它. 前提是這個(gè)"另1個(gè)進(jìn)程是"就緒狀態(tài).
1.2 運(yùn)行狀態(tài)
相對(duì)地, cpu當(dāng)前執(zhí)行進(jìn)程所在的狀態(tài)就是執(zhí)行狀態(tài).
一般來講, 一個(gè)程序運(yùn)行中同1個(gè)時(shí)間點(diǎn)只會(huì)有1條線程處于運(yùn)行狀態(tài).????
但是cpu會(huì)不斷地切換所執(zhí)行的線程.? 一旦cpu切換到另1個(gè)線程執(zhí)行. 原來運(yùn)行的線程就會(huì)從運(yùn)行狀態(tài)切換到就緒狀態(tài).?
這種行為我們就稱為cpu的調(diào)度.
1.3 阻塞狀態(tài).
一旦1個(gè)線程遇到阻塞事件(例如sleep()函數(shù)), (無論它原來是在運(yùn)行狀態(tài)還是就緒狀態(tài)),就會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài).
處于阻塞狀態(tài)的線程無法被cpu調(diào)度, 也就是無法被cpu執(zhí)行(進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)).
直接阻塞接觸后, 該線程返回就緒狀態(tài).
簡(jiǎn)單圖示如下:
1.4 現(xiàn)實(shí)例子
假如喲有A, B, C 三個(gè)人都想使用另1個(gè)人D都電腦上網(wǎng)，? 但是D只有1臺(tái)電腦。
然后D就讓A B C 三人首先坐在廳里都長(zhǎng)沙發(fā)上， 然后D挑選1個(gè)人進(jìn)房間使用電腦。
每隔一段時(shí)間D會(huì)把使用電腦都人趕回廳里都沙發(fā)上， 然后再?gòu)纳嘲l(fā)上挑1個(gè)人進(jìn)去使用電腦。
那么3個(gè)人就都有機(jī)會(huì)使用電腦， 令網(wǎng)絡(luò)上覺得A B C3個(gè)人有電腦都假象。
1.那么在房間使用電腦都人就相對(duì)于多線程的運(yùn)行狀態(tài)。
2.坐在沙發(fā)的人就相當(dāng)于多線程的就緒狀態(tài)， 他們都有機(jī)會(huì)被D選中使用電腦.
3.如過A突然肚子痛(阻塞事件）離開了沙發(fā)， 那么A就相當(dāng)于進(jìn)入了線程的阻塞狀態(tài)， 除非A再次返回沙發(fā)上， 才會(huì)有資格被D選中。
二, 線程的優(yōu)先級(jí)設(shè)置
一般來講， 假如有兩條線程再執(zhí)行， cpu是會(huì)隨機(jī)切換執(zhí)行的。
但是實(shí)際上線程也有重要性的區(qū)別，我們可以利用優(yōu)先級(jí)別設(shè)置來控制某1個(gè)線程更有機(jī)會(huì)搶占cpu資源。
Java提供1個(gè)線程調(diào)度器來監(jiān)控程序中啟動(dòng)后進(jìn)入就緒狀態(tài)都所有線程。
線程調(diào)度器挑選執(zhí)行線程的機(jī)制受到線程優(yōu)先級(jí)的影響。
2.1 類Thread 的3個(gè)靜態(tài)常量成員
線程的優(yōu)先級(jí)用數(shù)字表示， 范圍從1到10， 1個(gè)線程都默認(rèn)優(yōu)先級(jí)是5。
這個(gè)數(shù)字越大表示線程都優(yōu)先級(jí)越高
類Thread還提供了3個(gè)靜態(tài)常量成員， 提供給程序猿，可以代替數(shù)字來使用。
他們分別是
Thread.MIN_PRIORITY=1
Thread.MAX_PRIORITY=10
Thread.NORM_PRIORITY=5
注意， 這個(gè)3個(gè)成員都是static final的. 代表都是它們都屬于類本身，而且不能被賦值。
2.2 線程對(duì)象獲取和設(shè)置優(yōu)先級(jí)的方法。
2.2.1 int getPriority();
調(diào)用這個(gè)方法可以獲得對(duì)應(yīng)線程對(duì)象都優(yōu)先級(jí)。 例如 t.getPriority() 返回都就是線程對(duì)象t都當(dāng)前優(yōu)先級(jí)。
2.2.2 void setPriority(int newPriority)
線程對(duì)象可以調(diào)用這個(gè)方法來改變本身都優(yōu)先級(jí).
注意，參數(shù)范圍必須再1-10， 否則會(huì)拋出java.lang.IllegalArgumentException 異常。
2.3 設(shè)置優(yōu)先級(jí)都一個(gè)例子
package Thread_kng.Td_priority_kng;class M_thrd_6 implements Runnable{public void run(){int i;Thread cur_thd = Thread.currentThread();for (i=1; i<101; i++){System.out.printf("Thread %s: priority is %d, i is %d\n", cur_thd.getName(),cur_thd.getPriority(),i);}} } public class Td_priority_1{public static void f(){M_thrd_6 s = new M_thrd_6();Thread t1 = new Thread(s);Thread t2 = new Thread(s);t1.setName("T1");t2.setName("T2");t1.start();t1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY); //set the priority to 1t2.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY + 3); //set the priority to 8t2.start();} }看上面的例子：
我利用實(shí)驗(yàn)Runnable 接口的1個(gè)對(duì)象構(gòu)造兩個(gè)子線程。
在run方法里。
這兩個(gè)子線程（T1， T2）循環(huán)100次把i輸出到屏幕上， 并順便輸出線程的名字，和線程都當(dāng)前優(yōu)先級(jí)(getPriority())都輸出到屏幕。
看例子下面的f()函數(shù)， 首先執(zhí)行的是t1. 再執(zhí)行的是t2.
但是t1的優(yōu)先級(jí)別調(diào)低了， t2的優(yōu)先級(jí)別調(diào)高了。
結(jié)果就是T2比T1先執(zhí)行完成。
執(zhí)行結(jié)果：
2.4 優(yōu)先級(jí)對(duì)線程調(diào)度的真正影響
見到結(jié)果中，雖然T2的優(yōu)先級(jí)比T1高得多， 但是T2和T1實(shí)際上還是不斷被切換執(zhí)行的。
2.4.1 時(shí)間片論算法。
所謂時(shí)間片論算法就是指java中1個(gè)線程處于執(zhí)行狀態(tài)的單次時(shí)間是一定的。
所以即使T2的優(yōu)先級(jí)比T1高， 并不是指T2處于單次執(zhí)行狀態(tài)的時(shí)間比較長(zhǎng)。
假如單次執(zhí)行狀態(tài)的時(shí)間是x毫秒，
而優(yōu)先級(jí)別高的線程被選中的機(jī)率相對(duì)更高。
那么單位時(shí)間內(nèi)， T2進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)的次數(shù)會(huì)比T1高。?
實(shí)際上， 這個(gè)單次執(zhí)行時(shí)間比輸出100次i的時(shí)間小得多， 所以上面運(yùn)行例子會(huì)見到T1 和 T2不斷切換執(zhí)行。
2.4.2 實(shí)際開發(fā)中，java并不單純依賴優(yōu)先級(jí)別來決定線程執(zhí)行次序。
也就是講， 優(yōu)先級(jí)別只是影響cpu調(diào)度的其中1個(gè)因數(shù)。
還有如下其他因數(shù)：
1. 突發(fā)事件， 例如打印機(jī)的打印線程發(fā)現(xiàn)打印機(jī)的紙張用完， 那么系統(tǒng)就會(huì)馬上執(zhí)行打印線程的警告機(jī)制。
2. 線程執(zhí)行時(shí)間， 通常會(huì)把消耗資源小，執(zhí)行快的線程放在前面運(yùn)行。
3. 最長(zhǎng)等待時(shí)間， 一個(gè)線程即使優(yōu)先級(jí)別很少， 但是超過了一段等待時(shí)間后， 會(huì)被強(qiáng)制進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)。
2.4 現(xiàn)實(shí)例子
舉回上面A B C三個(gè)人上網(wǎng)的時(shí)間， 優(yōu)先級(jí)別就是A B C三個(gè)人跟D的個(gè)人關(guān)系了。
高優(yōu)先級(jí)別的人每次再就緒狀態(tài)中被D選中的機(jī)率更大， 但是每次進(jìn)入房間上網(wǎng)的時(shí)間還是一樣的。
三, 線程控制的常用方法
下面開始介紹線程的常用方法， 也是面試中問得比較多的地方：
3.1 sleep()
sleep(int n) 是1個(gè)常用的線程函數(shù)，參數(shù)s代表的是毫秒數(shù)字，他的作用是令線程停止執(zhí)行并進(jìn)入阻塞狀態(tài)n毫秒。
在這n毫秒內(nèi)， 這個(gè)線程不能被cpu執(zhí)行。
過了n毫秒后， 這個(gè)線程重新進(jìn)入就緒狀態(tài)，但是不代表這個(gè)線程能馬上被cpu執(zhí)行。
上面說過了， 就緒狀態(tài)的線程想要執(zhí)行還需要取決于cpu的調(diào)度。
它在線程基類Thread中定義如下：
public static void sleep(long millis,
???????????????????????? int nanos)
????????????????? throws InterruptedException
??? 在指定的毫秒數(shù)加指定的納秒數(shù)內(nèi)讓當(dāng)前正在執(zhí)行的線程休眠（暫停執(zhí)行），此操作受到系統(tǒng)計(jì)時(shí)器和調(diào)度程序精度和準(zhǔn)確性的影響。該線程不丟失任何監(jiān)視器的所屬權(quán)。
??? 參數(shù)：
??????? millis - 以毫秒為單位的休眠時(shí)間。
??????? nanos - 要休眠的另外 0-999999 納秒。
??? 拋出：
??????? IllegalArgumentException - 如果 millis 值為負(fù)或 nanos 值不在 0-999999 范圍內(nèi)。
??????? InterruptedException - 如果任何線程中斷了當(dāng)前線程。當(dāng)拋出該異常時(shí)，當(dāng)前線程的中斷狀態(tài) 被清除
需要注意的是： sleep函數(shù)會(huì)拋出異常， 而且這個(gè)異常是非RuntimeException, 所以必須進(jìn)行捕捉。
關(guān)于異常的文章里講過， 捕捉要不進(jìn)行try catch, 要不在函數(shù)定義中使用throws.
但是sleep()函數(shù)最終都是卸載線程類的run()方法里面的。 而基類Thread的run()方法是不拋出任何異常的。 所以由于多態(tài)的存在，重寫的run()的方法不能throws任何異常.
所以一般在使用sleep函數(shù)時(shí)，必須使用try catch
下面是1個(gè)例子：
package Thread_kng.Td_ctrl;class M_thrd_7 implements Runnable{public void run(){java.text.DateFormat d1 = java.text.DateFormat.getDateTimeInstance();java.util.Date now;Thread cur_thd = Thread.currentThread();int i;for (i=0; i<10; i++){now = new java.util.Date();System.out.printf("Thread %s: i is %d, time is %s\n",cur_thd.getName(), i, d1.format(now));try{cur_thd.sleep(3000); //sleep 3 seconds, must be put into the try{}}catch(Exception e){}}} }public class Td_ctrl_1{public static void f(){M_thrd_7 s = new M_thrd_7();Thread t1 = new Thread(s);t1.setName("T1");t1.start();Thread t2 = new Thread(s);t2.setName("T2");t2.start();} }這個(gè)例子的線程業(yè)務(wù)很簡(jiǎn)單， 就是把i從9輸出到0, 但是每輸出1次暫停3000毫秒。
需要注意的是，sleep()函數(shù)是類Thread的一個(gè)成員方法， 所以使用sleep()方法的前提是1個(gè)Thread類或其派生類的一個(gè)對(duì)象。
在下面的f()方法中，利用1個(gè)對(duì)象創(chuàng)建了兩個(gè)線程t1.t2并啟動(dòng)。
結(jié)果就是t1 和 t2兩條線程都是每3秒在屏幕輸出一次信息：
輸出結(jié)果：
Thread T1: i is 0, time is Feb 17, 2014 2:42:10 PM Thread T2: i is 0, time is Feb 17, 2014 2:42:10 PM Thread T1: i is 1, time is Feb 17, 2014 2:42:13 PM Thread T2: i is 1, time is Feb 17, 2014 2:42:13 PM Thread T1: i is 2, time is Feb 17, 2014 2:42:16 PM Thread T2: i is 2, time is Feb 17, 2014 2:42:16 PM Thread T1: i is 3, time is Feb 17, 2014 2:42:19 PM Thread T2: i is 3, time is Feb 17, 2014 2:42:19 PM Thread T1: i is 4, time is Feb 17, 2014 2:42:22 PM Thread T2: i is 4, time is Feb 17, 2014 2:42:22 PM Thread T1: i is 5, time is Feb 17, 2014 2:42:25 PM Thread T2: i is 5, time is Feb 17, 2014 2:42:25 PM Thread T1: i is 6, time is Feb 17, 2014 2:42:28 PM Thread T2: i is 6, time is Feb 17, 2014 2:42:28 PM Thread T1: i is 7, time is Feb 17, 2014 2:42:31 PM Thread T2: i is 7, time is Feb 17, 2014 2:42:31 PM Thread T1: i is 8, time is Feb 17, 2014 2:42:34 PM Thread T2: i is 8, time is Feb 17, 2014 2:42:34 PM Thread T1: i is 9, time is Feb 17, 2014 2:42:37 PM Thread T2: i is 9, time is Feb 17, 2014 2:42:37 PM gateman@TPEOS classes $sleep() 是1個(gè)靜態(tài)方法, 一般來講直接調(diào)用Thread.sleep(x),? 就可以令當(dāng)前執(zhí)行的線程暫停x毫秒. 并不需要獲得當(dāng)前的線程對(duì)象.
3.2 yield()
yield方法是基類Thread的另1個(gè)成員方法。
在中文JDK的解析是這樣的：
public static void yield()
暫停當(dāng)前正在執(zhí)行的線程對(duì)象，并執(zhí)行其他線程。
但是這個(gè)解釋并不準(zhǔn)確。
我們一般把yield方法簡(jiǎn)稱為線程讓步。
準(zhǔn)確的解析如下：
當(dāng)t線程執(zhí)行t.yield() 后，會(huì)馬上停止t的執(zhí)行狀態(tài)， 并且令t退回到就緒狀態(tài)。
1. yield方法沒有參數(shù)。
2. yield 會(huì)令線程的執(zhí)行狀態(tài)終止。
3. yield 會(huì)令線程退回到就緒狀態(tài)。
4. 然后cpu還重新調(diào)度， 選擇一個(gè)線程進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)，? 注意這個(gè)線程有可能是剛才yield退回就緒狀態(tài)的線程。
5. 所以java jdk api 中午的解析是不準(zhǔn)確的。并不是暫停線程， 并執(zhí)行其他線程， 而是暫停線程， 重新讓cpu調(diào)度。
也就是說1個(gè)線程執(zhí)行yield后被退回就緒狀態(tài)， 如果它的優(yōu)先級(jí)別高， 它是有可能馬上被cpu重新執(zhí)行進(jìn)行執(zhí)行狀態(tài)的。
那么yield()的意義是什么呢， 本屌也不是很sure，? 但是如果1個(gè)線程，不斷循環(huán)執(zhí)行1個(gè)包含yield的方法， 那么每一次循環(huán)它都會(huì)讓步一次。
間接地令到這個(gè)線程比其他不含yield的線程更低。
下面是1個(gè)例子：
package Thread_kng.Td_ctrl;class M_thrd_8 extends Thread{public M_thrd_8(String name){super(name);}public void run(){int i;for (i=0; i<1000; i++){System.out.printf("Thread %s: i is %d",this.getName(), i);this.yield();}} }class M_thrd_9 extends Thread{public M_thrd_9(String name){super(name);}public void run(){int i;for (i=0; i<1000; i++){System.out.printf("\nThread %s: i is %d\n",this.getName(), i);//this.yield();}} }public class Td_yield_1{public static void f(){M_thrd_8 t1 = new M_thrd_8("T1");t1.start();M_thrd_9 t2 = new M_thrd_9("T2");t2.start();} }上面例子定義兩個(gè)基本相同的線程類， 都是循環(huán)把i 從0 輸出到 999。
但是t1 線程每1個(gè)循環(huán)都yield讓步一次, t2 線程沒有。
執(zhí)行時(shí)， t2會(huì)比t1得到更多cpu資源。
如果這個(gè)兩個(gè)線程屬于不同進(jìn)程， 那么具有yield方法的進(jìn)程cpu占用率會(huì)稍低。
對(duì)于這個(gè)例子來說， 結(jié)果就是t2執(zhí)行得比t1快， 而且比單純地設(shè)置優(yōu)先級(jí)別明顯得多.
執(zhí)行結(jié)果：
3.3 sleep() 和 yield()的區(qū)別
我們還是舉回上面A B C三人用D的電腦上網(wǎng)的例子：
sleep()函數(shù)必須有個(gè)時(shí)間參數(shù)， 加入線程A執(zhí)行了sleep(n),就相當(dāng)于A有事去廁所， 時(shí)間是n。 這段時(shí)間內(nèi)A處于阻塞狀態(tài)， 無法被D選中去上網(wǎng)的。
過了n時(shí)間后， A回來到沙發(fā)上進(jìn)入就緒狀態(tài)， 但是還是需要D的調(diào)度才能去上網(wǎng)。
而yield方法就相當(dāng)于正在上網(wǎng)的A被D拉回到沙發(fā)上， 然后重新等待D的調(diào)度， 但是有可能D還是選中A的， 也就是說A被拉回到沙發(fā)上， 但是馬上又可以去上網(wǎng)。
3.4 join()
join() 是基類Thread的另1個(gè)成員方法。
public final void join()
??????????????? throws InterruptedException
等待該線程終止。
詳細(xì)的定義是：
當(dāng)線程t 調(diào)用t.join() 時(shí)， 暫停當(dāng)前線程的執(zhí)行， 除非t執(zhí)行完成了， 當(dāng)前線程繼續(xù)執(zhí)行。
注意當(dāng)前線程是執(zhí)行t.join()的線程。
現(xiàn)實(shí)例子：
又是A B C三人上網(wǎng)的例子， 假如B線程執(zhí)行A.join() , 也相當(dāng)于B告訴D，我離開一會(huì)， 等A上完網(wǎng)時(shí)我就才回來上網(wǎng)。
注意，C不受影響哦， 實(shí)際上就是B 1個(gè)人暫時(shí)退出， A和C兩人簡(jiǎn)單切換上網(wǎng)， 直至A上完網(wǎng)， B才回來就緒狀態(tài)！
值得注意的是， join()類似sleep()方法， 都會(huì)拋出異常。
下面是1個(gè)join()方法的例子：
上面定義了兩個(gè)線程類， 實(shí)例化了3個(gè)對(duì)象t1, t2, t3, 而t3的run()方法里， 調(diào)用了t1.join()。
也就是說t1. t2都把i從0輸出到999
但是t3先輸出到500 就必須等t1完成， 才繼續(xù)輸出501 到 999
也就是說t3必須等t1完成才能執(zhí)行
但是t2是不受影響的。
執(zhí)行結(jié)果:
Thread T1: i is 981 Thread T1: i is 982 Thread T1: i is 983 Thread T1: i is 984 Thread T1: i is 985 Thread T1: i is 986 Thread T1: i is 987 Thread T1: i is 988 Thread T1: i is 989 Thread T1: i is 990 Thread T1: i is 991 Thread T1: i is 992 Thread T1: i is 993 Thread T1: i is 994 Thread T1: i is 995 Thread T1: i is 996 Thread T1: i is 997 Thread T1: i is 998 Thread T1: i is 999 Thread T2: i is 899 Thread T3: i is 501 Thread T3: i is 502 Thread T3: i is 503 Thread T3: i is 504 Thread T3: i is 505 Thread T3: i is 506 Thread T3: i is 507 Thread T3: i is 508 Thread T3: i is 509 Thread T3: i is 510 Thread T3: i is 511 Thread T3: i is 5123.5 wait() notify() notifyAll()
這個(gè)3個(gè)方法涉及同步的問題，? 我會(huì)在以后介紹java同步的博文里再講
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Java里的线程控制的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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