Java并发编程(02)：线程核心机制，基础概念扩展
- 2020 年 3 月 15 日
- 筆記
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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<Object> dataList = new ArrayList<>() ; dataList.add("A"); dataList.add("B"); dataList.add("C"); // 把一个大的集合按照每个子集合的2个元素切割 List<List<Object>> splitList = splitList(dataList,2); for (List<Object> list:splitList){ System.out.println(list); } // 多线程处理 for (List<Object> childList:splitList){ ListTask listTask = new ListTask(childList) ; Thread runThread = new Thread(listTask); runThread.start(); } } /** * List 集合切割 */ private static List<List<Object>> splitList (List<Object> list, int childSize) { if (list == null || list.size() == 0 || childSize < 1) { return null; } List<List<Object>> result = new ArrayList<>(); int size = list.size(); int count = (size + childSize - 1) / childSize ; for (int i = 0; i < count; i++) { List<Object> subList = list.subList(i * childSize, ((i + 1) * childSize > size ? size : childSize * (i + 1))); result.add(subList); } return result; } } class ListTask implements Runnable { private List<Object> list ; public ListTask (List<Object> list){this.list=list;} @Override public void run() { for (Object object:list){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=="+object); } } }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 ThreadLocal<Long> threadLocal = 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
