java高并發之線程的基本操作有哪些

本篇內容介紹了“java高并發之線程的基本操作有哪些”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

新建線程

新建線程很簡單。只需要使用new關鍵字創建一個線程對象，然后調用它的start()啟動線程即可。

Thread thread1 = new Thread1();	
t1.start();

那么線程start()之后，會干什么呢？線程有個run()方法，start()會創建一個新的線程并讓這個線程執行run()方法。

這里需要注意，下面代碼也能通過編譯，也能正常執行。但是，卻不能新建一個線程，而是在當前線程中調用run()方法，將run方法只是作為一個普通的方法調用。

Thread thread1 = new Thread1();	
thread1.run();

所以，希望大家注意，調用start方法和直接調用run方法的區別。

start方法是啟動一個線程，run方法只會在當前線程中串行的執行run方法中的代碼。

默認情況下， 線程的run方法什么都沒有，啟動一個線程之后馬上就結束了，所以如果你需要線程做點什么，需要把您的代碼寫到run方法中，所以必須重寫run方法。

Thread thread1 = new Thread() {	
            @Override	
            public void run() {	
                System.out.println("hello,我是一個線程!");	
            }	
        };	
thread1.start();

上面是使用匿名內部類實現的，重寫了Thread的run方法，并且打印了一條信息。我們可以通過繼承Thread類，然后重寫run方法，來自定義一個線程。但考慮java是單繼承的，從擴展性上來說，我們實現一個接口來自定義一個線程更好一些，java中剛好提供了Runnable接口來自定義一個線程。

@FunctionalInterface	
public interface Runnable {	
    public abstract void run();	
}

Thread類有一個非常重要的構造方法：

public Thread(Runnable target)

我們在看一下Thread的run方法：

public void run() {	
        if (target != null) {	
            target.run();	
        }	
    }

當我們啟動線程的start方法之后，線程會執行run方法，run方法中會調用Thread構造方法傳入的target的run方法。

實現Runnable接口是比較常見的做法，也是推薦的做法。

終止線程

一般來說線程執行完畢就會結束，無需手動關閉。但是如果我們想關閉一個正在運行的線程，有什么方法呢？可以看一下Thread類中提供了一個stop()方法，調用這個方法，就可以立即將一個線程終止，非常方便。

package com.itsoku.chat01;	
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;	
import java.util.concurrent.TimeUnit;	
/**	
 * <b>description</b>：<br>	
 * <b>time</b>：2019/7/12 17:18 <br>	
 * <b>author</b>：微信公眾號：路人甲Java，專注于java技術分享（帶你玩轉 爬蟲、分布式事務、異步消息服務、任務調度、分庫分表、大數據等），喜歡請關注！	
 */	
@Slf4j	
public class Demo01 {	
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {	
        Thread thread1 = new Thread() {	
            @Override	
            public void run() {	
                log.info("start");	
                boolean flag = true;	
                while (flag) {	
                    ;	
                }	
                log.info("end");	
            }	
        };	
        thread1.setName("thread1");	
        thread1.start();	
        //當前線程休眠1秒	
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);	
        //關閉線程thread1	
        thread1.stop();	
        //輸出線程thread1的狀態	
        log.info("{}", thread1.getState());	
        //當前線程休眠1秒	
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);	
        //輸出線程thread1的狀態	
        log.info("{}", thread1.getState());	
    }	
}

運行代碼，輸出：

18:02:15.312 [thread1] INFO com.itsoku.chat01.Demo01 - start
18:02:16.311 [main] INFO com.itsoku.chat01.Demo01 - RUNNABLE
18:02:17.313 [main] INFO com.itsoku.chat01.Demo01 - TERMINATED

代碼中有個死循環，調用stop方法之后，線程thread1的狀態變為TERMINATED（結束狀態），線程停止了。

我們使用idea或者eclipse的時候，會發現這個方法是一個廢棄的方法，也就是說，在將來，jdk可能就會移除該方法。

stop方法為何會被廢棄而不推薦使用？stop方法過于暴力，強制把正在執行的方法停止了。

大家是否遇到過這樣的場景：電力系統需要維修，此時咱們正在寫代碼，維修人員直接將電源關閉了，代碼還沒保存的，是不是很崩潰，這種方式就像直接調用線程的stop方法類似。線程正在運行過程中，被強制結束了，可能會導致一些意想不到的后果。可以給大家發送一個通知，告訴大家保存一下手頭的工作，將電腦關閉。

線程中斷

在java中，線程中斷是一種重要的線程寫作機制，從表面上理解，中斷就是讓目標線程停止執行的意思，實際上并非完全如此。在上面中，我們已經詳細討論了stop方法停止線程的壞處，jdk中提供了更好的中斷線程的方法。嚴格的說，線程中斷并不會使線程立即退出，而是給線程發送一個通知，告知目標線程，有人希望你退出了！至于目標線程接收到通知之后如何處理，則完全由目標線程自己決定，這點很重要，如果中斷后，線程立即無條件退出，我們又會到stop方法的老問題。

Thread提供了3個與線程中斷有關的方法，這3個方法容易混淆，大家注意下：

public void interrupt() //中斷線程	
public boolean isInterrupted() //判斷線程是否被中斷	
public static boolean interrupted()  //判斷線程是否被中斷，并清除當前中斷狀態

interrupt()方法是一個實例方法，它通知目標線程中斷，也就是設置中斷標志位為true，中斷標志位表示當前線程已經被中斷了。isInterrupted()方法也是一個實例方法，它判斷當前線程是否被中斷（通過檢查中斷標志位）。最后一個方法interrupted()是一個靜態方法，返回boolean類型，也是用來判斷當前線程是否被中斷，但是同時會清除當前線程的中斷標志位的狀態。

while (true) {	
            if (this.isInterrupted()) {	
                System.out.println("我要退出了!");	
                break;	
            }	
        }	
    }	
};	
thread1.setName("thread1");	
thread1.start();	
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);	
thread1.interrupt();

上面代碼中有個死循環，interrupt()方法被調用之后，線程的中斷標志將被置為true，循環體中通過檢查線程的中斷標志是否為ture（ this.isInterrupted()）來判斷線程是否需要退出了。

再看一種中斷的方法：

static volatile boolean isStop = false;	
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {	
    Thread thread1 = new Thread() {	
        @Override	
        public void run() {	
            while (true) {	
                if (isStop) {	
                    System.out.println("我要退出了!");	
                    break;	
                }	
            }	
        }	
    };	
    thread1.setName("thread1");	
    thread1.start();	
    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);	
    isStop = true;	
}

代碼中通過一個變量isStop來控制線程是否停止。

通過變量控制和線程自帶的interrupt方法來中斷線程有什么區別呢？

如果一個線程調用了sleep方法，一直處于休眠狀態，通過變量控制，還可以中斷線程么？大家可以思考一下。

此時只能使用線程提供的interrupt方法來中斷線程了。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {	
    Thread thread1 = new Thread() {	
        @Override	
        public void run() {	
            while (true) {	
                //休眠100秒	
                try {	
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(100);	
                } catch (InterruptedException e) {	
                    e.printStackTrace();	
                }	
                System.out.println("我要退出了!");	
                break;	
            }	
        }	
    };	
    thread1.setName("thread1");	
    thread1.start();	
    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);	
    thread1.interrupt();	
}

調用interrupt()方法之后，線程的sleep方法將會拋出 InterruptedException異常。

Thread thread1 = new Thread() {	
    @Override	
    public void run() {	
        while (true) {	
            //休眠100秒	
            try {	
                TimeUnit.SECONDS.sleep(100);	
            } catch (InterruptedException e) {	
                e.printStackTrace();	
            }	
            if (this.isInterrupted()) {	
                System.out.println("我要退出了!");	
                break;	
            }	
        }	
    }	
};

運行上面的代碼，發現程序無法終止。為什么？

代碼需要改為：

Thread thread1 = new Thread() {	
    @Override	
    public void run() {	
        while (true) {	
            //休眠100秒	
            try {	
                TimeUnit.SECONDS.sleep(100);	
            } catch (InterruptedException e) {	
                this.interrupt();	
                e.printStackTrace();	
            }	
            if (this.isInterrupted()) {	
                System.out.println("我要退出了!");	
                break;	
            }	
        }	
    }	
};

上面代碼可以終止。

注意：sleep方法由于中斷而拋出異常之后，線程的中斷標志會被清除（置為false），所以在異常中需要執行this.interrupt()方法，將中斷標志位置為true

等待（wait）和通知（notify）

為了支持多線程之間的協作，JDK提供了兩個非常重要的方法：等待wait()方法和通知notify()方法。這2個方法并不是在Thread類中的，而是在Object類中定義的。這意味著所有的對象都可以調用者兩個方法。

public final void wait() throws InterruptedException;	
public final native void notify();

當在一個對象實例上調用wait()方法后，當前線程就會在這個對象上等待。這是什么意思？比如在線程A中，調用了obj.wait()方法，那么線程A就會停止繼續執行，轉為等待狀態。等待到什么時候結束呢？線程A會一直等到其他線程調用obj.notify()方法為止，這時，obj對象成為了多個線程之間的有效通信手段。

那么wait()方法和notify()方法是如何工作的呢？如圖2.5展示了兩者的工作過程。如果一個線程調用了object.wait()方法，那么它就會進出object對象的等待隊列。這個隊列中，可能會有多個線程，因為系統可能運行多個線程同時等待某一個對象。當object.notify()方法被調用時，它就會從這個隊列中隨機選擇一個線程，并將其喚醒。這里希望大家注意一下，這個選擇是不公平的，并不是先等待線程就會優先被選擇，這個選擇完全是隨機的。

除notify()方法外，Object獨享還有一個nofiyAll()方法，它和notify()方法的功能類似，不同的是，它會喚醒在這個等待隊列中所有等待的線程，而不是隨機選擇一個。

這里強調一點，Object.wait()方法并不能隨便調用。它必須包含在對應的synchronize語句匯總，無論是wait()方法或者notify()方法都需要首先獲取目標獨享的一個監視器。圖2.6顯示了wait()方法和nofiy()方法的工作流程細節。其中T1和T2表示兩個線程。T1在正確執行wait()方法錢，必須獲得object對象的監視器。而wait()方法在執行后，會釋放這個監視器。這樣做的目的是使其他等待在object對象上的線程不至于因為T1的休眠而全部無法正常執行。

線程T2在notify()方法調用前，也必須獲得object對象的監視器。所幸，此時T1已經釋放了這個監視器，因此，T2可以順利獲得object對象的監視器。接著，T2執行了notify()方法嘗試喚醒一個等待線程，這里假設喚醒了T1。T1在被喚醒后，要做的第一件事并不是執行后續代碼，而是要嘗試重新獲得object對象的監視器，而這個監視器也正是T1在wait()方法執行前所持有的那個。如果暫時無法獲得，則T1還必須等待這個監視器。當監視器順利獲得后，T1才可以在真正意義上繼續執行。

給大家上個例子：

package com.itsoku.chat01;	
/**	
 * <b>description</b>：<br>	
 * <b>time</b>：2019/7/12 17:18 <br>	
 * <b>author</b>：微信公眾號：路人甲Java，專注于java技術分享（帶你玩轉 爬蟲、分布式事務、異步消息服務、任務調度、分庫分表、大數據等），喜歡請關注！	
 */	
public class Demo06 {	
    static Object object = new Object();	
    public static class T1 extends Thread {	
        @Override	
        public void run() {	
            synchronized (object) {	
                System.out.println(System.currentTimeMillis() + ":T1 start!");	
                try {	
                    System.out.println(System.currentTimeMillis() + ":T1 wait for object");	
                    object.wait();	
                } catch (InterruptedException e) {	
                    e.printStackTrace();	
                }	
                System.out.println(System.currentTimeMillis() + ":T1 end!");	
            }	
        }	
    }	
    public static class T2 extends Thread {	
        @Override	
        public void run() {	
            synchronized (object) {	
                System.out.println(System.currentTimeMillis() + ":T2 start，notify one thread! ");	
                object.notify();	
                System.out.println(System.currentTimeMillis() + ":T2 end!");	
                try {	
                    Thread.sleep(2000);	
                } catch (InterruptedException e) {	
                    e.printStackTrace();	
                }	
            }	
        }	
    }	
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {	
        new T1().start();	
        new T2().start();	
    }	
}

運行結果：

1562934497212:T1 start!	
1562934497212:T1 wait for object	
1562934497212:T2 start，notify one thread! 	
1562934497212:T2 end!	
1562934499213:T1 end!

注意下打印結果，T2調用notify方法之后，T1并不能立即繼續執行，而是要等待T2釋放objec投遞鎖之后，T1重新成功獲取鎖后，才能繼續執行。因此最后2行日志相差了2秒（因為T2調用notify方法后休眠了2秒）。

注意：Object.wait()方法和Thread.sleeep()方法都可以讓現場等待若干時間。除wait()方法可以被喚醒外，另外一個主要的區別就是wait()方法會釋放目標對象的鎖，而Thread.sleep()方法不會釋放鎖。

再給大家講解一下wait()，notify()，notifyAll()，加深一下理解：

可以這么理解，obj對象上有2個隊列，如圖1，q1：等待隊列，q2：準備獲取鎖的隊列；兩個隊列都為空。

obj.wait()過程：

synchronize(obj){	
    obj.wait();	
}

假如有3個線程，t1、t2、t3同時執行上面代碼，t1、t2、t3會進入q2隊列，如圖2，進入q2的隊列的這些線程才有資格去爭搶obj的鎖，假設t1爭搶到了，那么t2、t3機型在q2中等待著獲取鎖，t1進入代碼塊執行wait()方法，此時t1會進入q1隊列，然后系統會通知q2隊列中的t2、t3去爭搶obj的鎖，搶到之后過程如t1的過程。最后t1、t2、t3都進入了q1隊列，如圖3。

上面過程之后，又來了線程t4執行了notify()方法，如下：**

synchronize(obj){	
    obj.notify();	
}

t4會獲取到obj的鎖，然后執行notify()方法，系統會從q1隊列中隨機取一個線程，將其加入到q2隊列，假如t2運氣比較好，被隨機到了，然后t2進入了q2隊列，如圖4，進入q2的隊列的鎖才有資格爭搶obj的鎖，t4線程執行完畢之后，會釋放obj的鎖，此時隊列q2中的t2會獲取到obj的鎖，然后繼續執行，執行完畢之后，q1中包含t1、t3，q2隊列為空，如圖5

接著又來了個t5隊列，執行了notifyAll()方法，如下：

synchronize(obj){	
    obj.notifyAll();	
}

2.調用obj.wait()方法，當前線程會加入隊列queue1，然后會釋放obj對象的鎖

t5會獲取到obj的鎖，然后執行notifyAll()方法，系統會將隊列q1中的線程都移到q2中，如圖6，t5線程執行完畢之后，會釋放obj的鎖，此時隊列q2中的t1、t3會爭搶obj的鎖，爭搶到的繼續執行，未增強到的帶鎖釋放之后，系統會通知q2中的線程繼續爭搶索，然后繼續執行，最后兩個隊列中都為空了。

掛起（suspend）和繼續執行（resume）線程

Thread類中還有2個方法，即線程掛起(suspend)和繼續執行(resume)，這2個操作是一對相反的操作，被掛起的線程，必須要等到resume()方法操作后，才能繼續執行。系統中已經標注著2個方法過時了，不推薦使用。

系統不推薦使用suspend()方法去掛起線程是因為suspend()方法導致線程暫停的同時，并不會釋放任何鎖資源。此時，其他任何線程想要訪問被它占用的鎖時，都會被牽連，導致無法正常運行（如圖2.7所示）。直到在對應的線程上進行了resume()方法操作，被掛起的線程才能繼續，從而其他所有阻塞在相關鎖上的線程也可以繼續執行。但是，如果resume()方法操作意外地在suspend()方法前就被執行了，那么被掛起的線程可能很難有機會被繼續執行了。并且，更嚴重的是：它所占用的鎖不會被釋放，因此可能會導致整個系統工作不正常。而且，對于被掛起的線程，從它線程的狀態上看，居然還是Runnable狀態，這也會影響我們隊系統當前狀態的判斷。

上個例子：

/**	
 * <b>description</b>：<br>	
 * <b>time</b>：2019/7/12 17:18 <br>	
 * <b>author</b>：微信公眾號：路人甲Java，專注于java技術分享（帶你玩轉 爬蟲、分布式事務、異步消息服務、任務調度、分庫分表、大數據等），喜歡請關注！	
 */	
public class Demo07 {	
    static Object object = new Object();	
    public static class T1 extends Thread {	
        public T1(String name) {	
            super(name);	
        }	
        @Override	
        public void run() {	
            synchronized (object) {	
                System.out.println("in " + this.getName());	
                Thread.currentThread().suspend();	
            }	
        }	
    }	
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {	
        T1 t1 = new T1("t1");	
        t1.start();	
        Thread.sleep(100);	
        T1 t2 = new T1("t2");	
        t2.start();	
        t1.resume();	
        t2.resume();	
        t1.join();	
        t2.join();	
    }	
}

運行代碼輸出：

in t1
in t2

我們會發現程序不會結束，線程t2被掛起了，導致程序無法結束，使用jstack命令查看線程堆棧信息可以看到：

"t2" #13 prio=5 os_prio=0 tid=0x000000002796c000 nid=0xa3c runnable [0x000000002867f000]	
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE	
        at java.lang.Thread.suspend0(Native Method)	
        at java.lang.Thread.suspend(Thread.java:1029)	
        at com.itsoku.chat01.Demo07$T1.run(Demo07.java:20)	
        - locked <0x0000000717372fc0> (a java.lang.Object)

發現t2線程在suspend0處被掛起了，t2的狀態竟然還是RUNNABLE狀態，線程明明被掛起了，狀態還是運行中容易導致我們隊當前系統進行誤判，代碼中已經調用resume()方法了，但是由于時間先后順序的緣故，resume并沒有生效，這導致了t2永遠滴被掛起了，并且永遠占用了object的鎖，這對于系統來說可能是致命的。

等待線程結束（join）和謙讓（yeild）

很多時候，一個線程的輸入可能非常依賴于另外一個或者多個線程的輸出，此時，這個線程就需要等待依賴的線程執行完畢，才能繼續執行。jdk提供了join()操作來實現這個功能。如下所示，顯示了2個join()方法：

public final void join() throws InterruptedException;	
public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException;

第1個方法表示無限等待，它會一直只是當前線程。知道目標線程執行完畢。

第2個方法有個參數，用于指定等待時間，如果超過了給定的時間目標線程還在執行，當前線程也會停止等待，而繼續往下執行。

比如：線程T1需要等待T2、T3完成之后才能繼續執行，那么在T1線程中需要分別調用T2和T3的join()方法。

上個示例：

/**	
 * <b>description</b>：<br>	
 * <b>time</b>：2019/7/12 17:18 <br>	
 * <b>author</b>：微信公眾號：路人甲Java，專注于java技術分享（帶你玩轉 爬蟲、分布式事務、異步消息服務、任務調度、分庫分表、大數據等），喜歡請關注！	
 */	
public class Demo08 {	
    static int num = 0;	
    public static class T1 extends Thread {	
        public T1(String name) {	
            super(name);	
        }	
        @Override	
        public void run() {	
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + ",start " + this.getName());	
            for (int i = 0; i < 10; i++) {	
                num++;	
                try {	
                    Thread.sleep(200);	
                } catch (InterruptedException e) {	
                    e.printStackTrace();	
                }	
            }	
            System.out.println(System.currentTimeMillis() + ",end " + this.getName());	
        }	
    }	
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {	
        T1 t1 = new T1("t1");	
        t1.start();	
        t1.join();	
        System.out.println(System.currentTimeMillis() + ",num = " + num);	
    }	
}

執行結果：

1562939889129,start t1	
1562939891134,end t1	
1562939891134,num = 10

num的結果為10，1、3行的時間戳相差2秒左右，說明主線程等待t1完成之后才繼續執行的。

另外一個方法是Thread.yield()，他的定義如下：

public static native void yield();

yield是謙讓的意思，這是一個靜態方法，一旦執行，它會讓當前線程出讓CPU，但需要注意的是，出讓CPU并不是說不讓當前線程執行了，當前線程在出讓CPU后，還會進行CPU資源的爭奪，但是能否再搶到CPU的執行權就不一定了。因此，對Thread.yield()方法的調用好像就是在說：我已經完成了一些主要的工作，我可以休息一下了，可以讓CPU給其他線程一些工作機會了。

如果覺得一個線程不太重要，或者優先級比較低，而又擔心此線程會過多的占用CPU資源，那么可以在適當的時候調用一下Thread.yield()方法，給與其他線程更多的機會。

“java高并發之線程的基本操作有哪些”的內容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業相關的知識可以關注億速云網站，小編將為大家輸出更多高質量的實用文章！