线程状态切换

发布于:2023-01-07 ⋅ 阅读:(584) ⋅ 点赞:(0)

线程状态值

       Java内存模型JMM规定和指引Java程序在不同的内存架构、CPU和操作系统间有确定性地行为。它在多线程的情况下尤其重要。Java内存模型对一个线程所做的变动能被其它线程可见提供了保证,它们之间是先行发生关系。这个关系定义了一些规则让程序员在并发编程时思路更清晰。 

- 保证可见性:当写一个volatile变量时,JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量值刷新到主内存,使其他线程立即可见
- 保证有序性:当变量被修饰为 volatile 时,JMM 会禁止读写该变量前后语句的大部分重排序优化,以保证变量赋值操作的顺序与程序中的执行顺序一致
- 部分原子性:对任意单个volatile变量的读/写具有原子性,但类似于volatile++这种复合操作不具有原子性 

     不要用stop方法来停止一个线程。因为stop方法太极端,会出现同步问题,使数据不一致。所以可以考虑通过设置标志,通过return, break,异常等手段来控制流程自然停止 

suspend()方法用于暂停线程的执行,该方法容易导致死锁,因为该线程在暂停的时候仍然占有该资源,这会导致其他需要该资源的线程与该线程产生环路等待,从而造成死锁
resume()方法用于恢复线程的执行。suspend() 和 resume()
方法:两个方法配套使用,suspend()使得线程进入阻塞状态,并且不会自动恢复,必须其对应的 resume() 被调用,才能使得线程重新进入可执行状态
对线程执行状态进行检查的工具:如果项目在生产环境中运行,不可能频繁调用Thread#getState()方法去监测线程的状态变化。JDK本身提供了一些监控线程状态的工具,还有一些开源的轻量级工具如阿里的Arthas

sleep方法使得当前线程休眠

Thread类中定义的
        public static native void sleep(long millis)throws InterruptedException让当前线程休眠指定时间。休眠时间的准确性依赖于系统时钟和CPU调度机制。如果需要可以通过调用interrupt()方法来唤醒休眠线程
       其它写法:TimeUnit.SECONDS.sleep(1);  具体实现细节Thread.sleep(1000);当线程进入休眠态,它会定时结束休眠。如果需要提前唤醒,则需要通过interrupt方法实现。所谓的interrupt方法实际上会产生一个异常InterruptedException不释放已获取的锁资源,如果sleep方法在同步上下文中调用,那么其他线程是无法进入到当前同步块或者同步方法中的。

wait()/wait(long ms)

是在java.lang.Object类中定义的方法
wait()等价于wait(0),没有超时时长,一直等待到被唤醒

wait(long)一直等待到超时为止或者提前唤醒


- wait()的作用是让当前线程进入等待状态,同时,wait()也会让当前线程释放它所持有的锁。直到其他线程调用此对象的notify()方法或notifyAll()方法,当前线程被唤醒,进入就绪状态

- notify()和notifyAll()的作用,则是唤醒当前对象上的等待线程;notify()是唤醒单个线程,而notifyAll()是唤醒所有的线程。


- wait(long timeout)让当前线程处于“等待(阻塞)状态”,“直到其他线程调用此对象的notify()方法或 notifyAll() 方法,或者超过指定的时间量”,当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)。让当前线程进入等待状态,当别的其他线程调用notify()或者notifyAll()方法时,当前线程进入就绪状态


要求:wait方法必须在同步上下文中调用,例如:同步方法块或者同步方法中,这也就意味着如果你想要调用wait方法,前提是必须获取对象上的锁资源当wait方法调用时,当前线程将会释放已获取的对象锁资源,并进入等待队列,其他线程就可以尝试获取对象上的锁资源。

public class Test2 {
	public static void main(String[] args) {
		Test2 t2 = new Test2();
		Thread t1 = new Thread() {
			@Override
			public void run() {
				t2.pp();
			}
		};
		t1.start();
	}

	public void bb() {
		// 创建锁对象,保证唯一性
		Object obj = new Object();
		new Thread() {
			public void run() {
				// 保证等待和唤醒只能执行一个,需要使用同步技术
				synchronized (obj) {
					System.out.println("点外卖");
					// 调用wait()方法,放弃CPU的执行权,进入WAITING状态(无限等待)
					try {
						obj.wait(1000);
					} catch (InterruptedException e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
					// 唤醒之后的代码
					System.out.println("外卖已到达");
				}
			}
		}.start();
	}

	public synchronized void pp() {
		System.out.println("begin..." + new Date().getTime());
		try {
			wait(1000);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("end..." + new Date().getTime());
	}
}

 join方法

主要作用是同步,它可以使得线程之间的并行执行变为串行执行。在A线程中调用了B线程的join()方法时,表示只有当B线程执行完毕时,A线程才能继续执行。调用这个方法的线程将被阻塞

- 方法join(long)的功能在内部是使用wait(long)方法来实现的,所以join(long)方法具有释放锁的特点。但是sleep(long)不释放锁。

public class Test4 {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
//		new Test4().add();
		new Test4().add2();
	}

	public void add2() {
		MyRunnable[] arr = new MyRunnable[10];
		Thread[] ts = new Thread[10];
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			MyRunnable mr = new MyRunnable(i * 10 + 1, (i + 1) * 10);
			arr[i] = mr;
			ts[i] = new Thread(mr);
			ts[i].start();
		}
		int res = 0;
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			try {
				ts[i].join();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			res += arr[i].getRes();
		}
		System.out.println("计算结果为:" + res);
	}

	class MyRunnable implements Runnable {
		private int begin, end, res;

		public MyRunnable(int begin, int end) {
			this.begin = begin;
			this.end = end;
		}

		@Override
		public void run() {
			for (int k = begin; k <= end; k++)
				res += k;
		}
		public int getRes() {
			return this.res;
		}

	}

	public void add() throws Exception {
		FutureTask[] fs = new FutureTask[10];
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			fs[i] = new FutureTask<>(new MyCallable(i * 10 + 1, (i + 1) * 10));
			new Thread(fs[i]).start();
		}
		int res = 0;
		for (FutureTask ft : fs)
			res += (Integer) ft.get();
		System.out.println(res);
	}

	class MyCallable implements Callable<Integer> {
		private int begin, end;

		public MyCallable(int begin, int end) {
			this.begin = begin;
			this.end = end;
		}

		@Override
		public Integer call() throws Exception {
			int res = 0;
			for (int k = begin; k <= end; k++)
				res += k;
			return res;
		}

	}
}

 yield

       yield是Thread类中的静态方法,用于使当前线程让出CPU,给其它线程执行的机会,至于下次执行的线程是哪个,取决于线程调度机制,完全有可能还是原来的线程。
       Thread.yield()使当前线程从执行状态(运行状态)变为可执行态(就绪状态)。cpu会从众多的可执行态里重新选择,也就是说,当前也就是刚刚的那个线程还是有可能会被再次执行到的,并不是说一定会执行其他线程而该线程在下一次中不会执行到了。
       yield()应该做的是让当前运行线程回到可运行状态,以允许具有相同优先级的其他线程获得运行机会。因此,使用yield()的目的是让相同优先级的线程之间能适当的轮转执行。但是,实际中无法保证yield()达到让步目的,因为让步的线程还有可能被线程调度程序再次选中。

- 将线程设置不同优先级会有不同的执行效果

      yield()从未导致线程转到等待/睡眠/阻塞状态。在大多数情况下,yield()将导致线程从运行状态转到可运行状态,但有可能没有效果。

public class Test5 {
	public static void main(String[] args) {
		Thread t1 = new Thread() {
			@Override
			public void run() {
				for (int i = 0; i < 100; i++) {
					System.out.println(Thread.currentThread() + "::" + i);
//				Thread.yield();
				}
			}
		};
		System.out.println(t1);
		t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
		t1.start();
		Thread t2 = new Thread() {
			@Override
			public void run() {
				for (int i = 0; i < 100; i++) {
					System.out.println(Thread.currentThread() + "::" + i);
//				Thread.yield();
				}
			}
		};
		t2.start();
	}
}

多线程的调度机制

        假设计算机只有一个CPU,在任意时刻只能执行一条机器指令,每个线程只有获得CPU的使用权才能执行指令,所谓多线程的并发运行,其实是从宏观上看,各个线程轮流获得CPU的使用权才能执行指令,分别执行各自的任务。在可运行池中,会有多个处于就绪态的线程在等待CPU,Java虚拟机的一项任务就是负责线程的调度。线程的调度是指按照特定的机制为多个线程分配CPU的使用权。所有的Java虚拟机都有一个线程调度器,用来确定那个时刻运行那个线程。

       主要有两种调度模型:分时调度模型和抢占式调度模型。操作系统中CPU竞争有很多种策略,其中Unix系统使用的是时间片算法,而Windows则属于抢占式的。

- 协同分时调度模型是指让所有线程轮流获得CPU的使用权,并且平均分配每个线程占用CPU的时间片。

- Java虚拟机采用抢占式调度模型【基于时间片轮转法】,是指优先让可运行池中处于就绪态的线程中优先级高的占用CPU,如果可运行池中线程的优先级相同,那么就随机选择一个线程,使其占用CPU,处于运行状态的线程会一直执行,直至它不得不放弃CPU。

优先级的总结

1、在没有指定线程的优先级的时候,线程都带有普通的优先级。

2、线程的优先级可以分为1到10;10代表最高的优先级,1代表最低的优先级,普通优先级是5。

3、优先级最高的线程在运行时给予优先,但不能保证线程启动后立刻就进入运行状态。

4、与线程池中等待的线程相比,正在运行的线程拥有更高的优先级。

5、由调度程序来决定执行哪一个线程。

6、用setPriority(int)来设定用线程的优先级。

7、在线程的start方法调用之前,应该指定线程的优先级。

线程状态切换图

 

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