Java線程介紹

操作系統可以在同一時刻運行多個程序。例如一邊播放音樂，一邊下載文件和瀏覽網頁。操作系統將cpu的時間片分配給每一個進程，給人一種并行處理的感覺。

一個多線程程序可以同時執行多個任務。通常，每一個任務稱為一個線程（thread），它是線程控制的簡稱。可以同時運行一個以上線程的程序成為多線程程序（multithreaded）。

多進程和多線程有哪些區別呢？

本質區別在于進程每個進程有自己的一整套變量，而線程則共享數據。

線程比進程更輕量級，創建、銷毀一個線程比啟動新進程的開銷要小。

實際應用中，多線程非常有用。例如應用一邊處理用戶的輸入指令，一遍聯網獲取數據。

本文我們介紹Java中的Thread類。

Thread

Thread類屬于java.lang包。

要創建一個線程很簡單，新建一個Thread對象，并傳入一個Runnable，實現run()方法。

調用start()方法啟動線程。

Thread t1 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("rustfisher said: hello"); } }); t1.start();

Java lambda

Thread t1 = new Thread(() -> System.out.println("rustfisher said: hello")); t1.start();

不要直接調用run()方法；直接調用run()方法不會啟動新的線程，而是直接在當前線程執行任務。

我們來看一個使用了Thread.sleep()方法的例子。

Thread t1 = new Thread(() -> { for (String a : "rustfisher said: hello".split("")) { try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.print(a); } }); t1.start();

sleep(int)方法會讓線程睡眠一個指定的時間（單位毫秒）。并且需要try-catch捕獲InterruptedException異常。

中斷線程

當run()方法執行完最后一條語句后，或者return，或者出現了未捕獲的異常，線程將會終止。

使用Thread的interrupt方法也可以終止線程。調用interrupt方法時，會修改線程的中斷狀態為true。

用isInterrupted()可以查看線程的中斷狀態。

但如果線程被阻塞了，就沒法檢測中斷狀態。當在一個被阻塞的線程（sleep或者wait）上調用interrupt方法，阻塞調用將會被InterruptedException中斷。

被中斷的線程可以決定如何響應中斷。可以簡單地將中斷作為一個終止請求。比如我們主動捕獲InterruptedException。

Thread t2 = new Thread(() -> { for (String a : "rustfisher said: hello".split("")) { try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); System.out.println("被中斷 退出線程"); return; } System.out.print(a); } }); t2.start(); new Thread(() -> { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } t2.interrupt(); }).start();

上面這個小例子展示了用interrupt()來中斷線程t2。而線程t2的run()方法中捕獲InterruptedException后，可以進行自己的處理。

線程的狀態

線程有6種狀態，用枚舉類State來表示：

NEW（新創建）

RUNNABLE（可運行）

BLOCKED（被阻塞）

WAITING（等待）

TIMED_WAITING（計時等待）

TERMINATED（被終止）

用getState()方法可以獲取到線程的狀態。

新創建線程

new一個線程的時候，線程還沒開始運行，此時是NEW（新創建）狀態。在線程可以運行前，還有一些工作要做。

可運行線程

一旦調用start()方法，線程處于RUNNABLE（可運行）狀態。調用start()后并不保證線程會立刻運行，而是要看操作系統的安排。

一個線程開始運行后，它不一定時刻處于運行狀態。操作系統可以讓其他線程獲得運行機會。一個可運行的線程可能正在運行也可能沒在運行。

被阻塞和等待

線程處于被阻塞和等待狀態時，它暫時不活動。不運行代碼，且只消耗最少的資源。直到線程調度器重新激活它。

一個線程試圖獲取一個內部的對象鎖，而該鎖被其他線程持有，則這個線程進入阻塞狀態。當這個鎖被釋放，并且線程調度器允許這個線程持有它，該線程變成非阻塞狀態。

當線程等待另一個線程通知調度器，它自己進入等待狀態。例如調用Object.wait()或者Thread.join()方法。

帶有超時參數的方法可讓線程進入超時等待狀態。例如Thread.sleep()，Object.wait(long)，Thread.join(long)，Lock.tryLock(long time, TimeUnit unit)

上面這個圖展示了狀態之間的切換。

被終止

終止的原因：

run方法正常退出

出現了沒有捕獲的異常而終止了run方法

線程屬性

線程優先級，守護線程，線程組以及處理未捕獲異常的處理器。

線程優先級

Java中每個線程都有一個優先級。默認情況下，線程繼承它的父線程的優先級。

可用setPriority(int)方法設置優先級。優先級最大為MAX_PRIORITY = 10，最小為MIN_PRIORITY = 1，普通的是NORM_PRIORITY = 5。

線程調度器有機會選新線程是，會優先選高優先級的線程。

守護線程

調用setDaemon(true)可以切換為守護線程（daemon thread）。守護線程的用途是為其他線程提供服務。例如計時線程。

當只剩下守護線程是，虛擬機就退出了。

守護線程不應該去訪問固有資源，如文件和數據庫。

未捕獲異常處理器

run()方法里拋出一個未捕獲異常，在線程死亡前，異常被傳遞到一個用于未捕獲異常的處理器。

要使用這個處理器，需要實現接口Thread.UncaughtExceptionHandler，并且用setUncaughtExceptionHandler(Thread.UncaughtExceptionHandler)方法把它交給線程。

Thread t3 = new Thread(() -> { try { Thread.sleep(5); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); return; } int x = 0, y = 3; int z = y / x; // 故意弄一個異常 }); t3.setUncaughtExceptionHandler(new Thread.UncaughtExceptionHandler() { @Override public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) { System.out.println(t + "有未捕獲異常"); e.printStackTrace(); } }); t3.start();

運行后，run()方法里拋出ArithmeticException異常

Thread[Thread-0,5,main]有未捕獲異常 java.lang.ArithmeticException: / by zero at Main.lambda$main$0(Main.java:15) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

也可以用靜態方法Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(Thread.UncaughtExceptionHandler)給所有的線程安裝一個默認處理器。可以在這個默認處理器里做一些工作，例如記錄日志。

ThreadGroup代表著一組線程。也可以包含另外的線程組。

ThreadGroup類實現了UncaughtExceptionHandler接口。它的uncaughtException(Thread t, Throwable e)方法會有如下操作

如果該線程組有父線程組，則父線程組的uncaughtException被調用。

否則，如果Thread.getDefaultUncaughtExceptionHandler()返回一個非空處理器，則使用這個處理器。

否則，如果拋出的Throwable是ThreadDeath對象，就什么也不做。

否則，線程的名字和Throwable的棧蹤跡輸出到System.err上。

參考書籍： Core Java, Volume II - Advanced Features 7th Edition

建議參考： Concurrent Programming in Java

Java 多線程

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