Java并发编程(02)：线程核心机制，基础概念扩展
一、线程基本机制
1、概念描述
并发编程的特点是：可以将程序划分为多个分离且独立运行的任务，通过线程来驱动这些独立的任务执行，从而提升整体的效率。下面提供一个基础的演示案例。
2、应用案例
场景：假设有一个容器集合，需要拿出容器中的每个元素，进行加工处理，一般情况下直接遍历就好，如果数据偏大，可以根据线程数量对集合切割，每个线程处理一部分数据，这样处理时间就会减少很多。
public class ExtendThread01 {
public static void main(String[] args) {
List
注意：这里案例只是对场景原理的实现，在开发中，是不允许这种操作的，需要使用线程池处理，后续会说。如果集合没有控制好，导致大量创建Thread线程，导致内存溢出。
二、线程停止启动
1、基础流程
线程启动后执行任务方法，在执行过程中可以被阻塞，休眠，唤醒，停止等一系列状态操作。
线程休眠作用：当线程一部分任务执行完毕后进入休眠（阻塞）状态，线程调度器可以切换到另外线程，这对分布任务的执行相对公平。
2、使用案例
public class ExtendThread02 {
public static void main(String[] args) {
StopThread stopThread = new StopThread() ;
stopThread.start();
// 标记当前线程停止信号，且抛出中断异常，但没有停止
stopThread.interrupt();
// 判断当前线程是否已经是终止状态
System.out.println("1=="+stopThread.isInterrupted());
// 清除当前线程的终止信号
System.out.println("2=="+stopThread.interrupted());
// 再次判断当前线程状态
System.out.println("3=="+stopThread.isInterrupted());
System.out.println("main end ...");
}
}
class StopThread extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0 ; i < 10 ; i++){
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getId()+"="+i);
// 线程阻塞1秒
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
}
3、核心方法
sleep(long millis)
：线程休眠指定的时间，进入阻塞状态；
interrupt()
：切换线程为中断状态，抛出中断异常，不会停止线程，可以监视线程的中断状态并定义执行策略。
interrupted()
：清除调用该方法线程的中断状态，也不会影响线程的执行，且返回当前执行‘stopThread.interrupted()’的线程是否中断，这里就是指main线程是否中断。
isInterrupted()
：判断调用该方法的线程是否已经是中断状态。
补刀一句
：线程的这几个方法极其容易混淆，需要断点源码追踪一下看看，进入源码方法，调用相关API查看一下状态。(附断点图一张：)
三、线程优先级
1、基础概念
CPU执行和处理线程的顺序是不确定的，但是线程调度器倾向执行线程优先级高的线程，线程优先级高说明获取CPU资源的概率高，或者获取的执行时间分片多，
但 不代表优先级低的一定最后执行。
2、使用案例
public class ExtendThread03 {
public static void main(String[] args) {
Priority01 priority01 = new Priority01();
priority01.start();
System.out.println("priority01="+priority01.getPriority());
Priority02 priority02 = new Priority02();
priority02.start();
System.out.println("priority02="+priority02.getPriority());
priority01.setPriority(10);
priority02.setPriority(1);
}
}
class Priority01 extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0 ; i < 100 ; i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+";i="+i);
}
}
}
class Priority02 extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int a = 0 ; a < 100 ; a++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+";a="+a);
}
}
}
注意
：优先级范围[MAX_PRIORITY=10，MIN_PRIORITY=1],如果超出范围会抛出IllegalArgumentException异常。
建议
：通常实际开发中，是不允许轻易修改线程运行的参数，容易引发认知之外的异常。
四、线程加入
1、基本概念
如果在线程A中，执行线程B的加入方法，那么A线程就会等待线程B执行完毕再返回继续执行。
2、使用案例
public class ExtendThread04 {
public static void main(String[] args) {
JoinThreadA joinThreadA = new JoinThreadA() ;
joinThreadA.start();
}
}
class JoinThreadA extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("缺水中...");
JoinThreadB joinThreadB = new JoinThreadB() ;
joinThreadB.start();
try{
joinThreadB.join();
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println("喝水中...");
}
}
class JoinThreadB extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("买水中...");
try{
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println("买到水...");
}
}
注意
：可以设置线程的加入时间join(long)，毕竟等不到雪月风花,人生都是有时差，只能后会无期了。
五、本地线程
1、基本概念
本地的线程变量，底层维护ThreadLocalMap存储值：
static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal> {
Object value;
Entry(ThreadLocal k, Object v) {
super(k);
value = v;
}
}
即以Key-Value键值对的方式存储数据。如果对集合容器的源码熟悉的话，这个Entry就是似曾相识感觉。
2、使用案例
public class ExtendThread05 {
private static final ThreadLocalthreadLocal = new ThreadLocal<>() ;
private static void initBegin (){
threadLocal.set(System.currentTimeMillis());
}
private static Long overTime (){
return System.currentTimeMillis()-threadLocal.get();
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
ExtendThread05.initBegin();
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
System.out.println(ExtendThread05.overTime());
}
}
ThreadLocal提供线程内存储变量的能力，并且绑定到当前线程，通过get和set方法就可以得到和设置当前线程对应的值。这个在web开发中是常见的应用。
六、守护线程
1、基本概念
守护线程是支持辅助型线程，主要在程序中起到调度和支持性作用，当Jvm中非守护线程全部结束，守护线程也就会结束。
2、使用案例
public class ExtendThread06 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
InputStreamReader is = new InputStreamReader(System.in);
BufferedReader br = new BufferedReader(is);
String value = br.readLine();
CheckThread checkThread = new CheckThread(value) ;
checkThread.setDaemon(true);
checkThread.start();
System.out.println("Main End ...");
}
}
class CheckThread extends Thread {
private String spell ;
public CheckThread (String spell){
this.spell = spell ;
}
@Override
public void run() {
if (spell.startsWith("cs")){
System.out.println(spell+"：输入正确");
} else {
System.out.println(spell+"：输入错误");
}
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
注意
：守护线程需要显式调用setDaemon(true);方法，这里可以看到main线程结束，整合程序就结束了，丝毫理会休眠中的守护线程。如果打断非守护线程的休眠，试试会不会抛你一脸异常？
七、线程异常处理
1、机制描述
按照Java中异常处理机制，抛异常逐级降低，线程的任务方法run没有抛异常，那重写或者实现的方法自然不能直接throws异常出去。多线程中推荐捕获异常，可以针对性处理机制。
2、使用案例
public class ExtendThread07 {
public static void main(String[] args) {
TryThread tryThread = new TryThread();
tryThread.setName("try-name");
// 定义运行中异常处理策略
MyExe myExe = new MyExe() ;
tryThread.setUncaughtExceptionHandler(myExe);
tryThread.start();
}
}
class TryThread extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
// 如何处理这里异常？
Integer.parseInt("cicada") ;
}
}
class MyExe implements Thread.UncaughtExceptionHandler {
@Override
public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
System.out.println(t.getName()+"；异常："+e.getMessage());
}
}
通过实现UncaughtExceptionHandler接口，并且线程要指定自定义异常处理对象，也可以处理未检查的异常。
八、源代码地址
GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/java-base-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent
About The Author
bjmayor
程序员，码农，php,python,ios,android,go，产品经理，创业。