并發(fā)編程基礎(chǔ)（下）

書接上文。上文主要講了下線程的基本概念赫悄，三種創(chuàng)建線程的方式與區(qū)別，還介紹了線程的狀態(tài)馏慨，線程通知和等待涩蜘，join等，本篇繼續(xù)介紹并發(fā)編程的基礎(chǔ)知識熏纯。

sleep

當一個執(zhí)行的線程調(diào)用了Thread的sleep方法同诫，調(diào)用線程會暫時讓出指定時間的執(zhí)行權(quán)，在這期間不參與CPU的調(diào)度樟澜，不占用CPU误窖，但是不會釋放該線程鎖持有的監(jiān)視器鎖。指定的時間到了后秩贰，該線程會回到就緒的狀態(tài)霹俺，再次等待分配CPU資源，然后再次執(zhí)行毒费。

我們有時會看到sleep(1)丙唧，甚至還有sleep(0)這種寫法，肯定會覺得非常奇怪觅玻，特別是sleep(0)想际，睡0秒鐘，有意義嗎溪厘？其實是有的胡本，sleep(1)，sleep(0)的意義就在于告訴操作系統(tǒng)立刻觸發(fā)一次CPU競爭畸悬。

讓我們來看看正在sleep的進程被中斷了侧甫，會發(fā)生什么事情：

class MySleepTask implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("MyTask1");
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("中斷");
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("MyTask2");
    }
}

public class Sleep {
    public static void main(String[] args) {
        MySleepTask mySleepTask=new MySleepTask();
        Thread thread=new Thread(mySleepTask);
        thread.start();
        thread.interrupt();
    }
}

運行結(jié)果：

MyTask1
中斷
java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
    at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
    at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:340)
    at java.util.concurrent.TimeUnit.sleep(TimeUnit.java:386)
    at com.codebear.MySleepTask.run(Sleep.java:10)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
MyTask2

yield

我們知道線程是以時間片的機制來占用CPU資源并運行的，正常情況下蹋宦，一個線程只有把分配給自己的時間片用完之后披粟，線程調(diào)度器才會進行下一輪的線程調(diào)度，當執(zhí)行了Thread的yield后冷冗，就告訴操作系統(tǒng)“我不需要CPU了守屉，你現(xiàn)在就可以進行下一輪的線程調(diào)度了 ”，但是操作系統(tǒng)可以忽略這個暗示贾惦，也有可能下一輪還是把時間片分配給了這個線程胸梆。

我們來寫一個例子加深下印象：

class MyYieldTask implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 10; i > 0; i--) {
            System.out.println("我是" + Thread.currentThread().getName() + "敦捧，我分配到了時間片");
        }
    }
}


public class MyYield {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(new MyYieldTask());
        thread1.start();

        Thread thread2 = new Thread(new MyYieldTask());
        thread2.start();
    }
}

運行結(jié)果：


image.png

當然由于線程的特性须板，所以每次運行結(jié)果可能都不太相同碰镜，但是當我們運行多次后，會發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的時候习瑰，兩個線程的打印都是比較平均的绪颖，我用完時間片了，你用甜奄，你用完了時間片了柠横，我再用。

當我們調(diào)用yield后：

class MyYieldTask implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 10; i > 0; i--) {
            System.out.println("我是" + Thread.currentThread().getName() + "课兄，我分配到了時間片");
            Thread.yield();
        }
    }
}


public class MyYield {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(new MyYieldTask());
        thread1.start();

        Thread thread2 = new Thread(new MyYieldTask());
        thread2.start();
    }
}

運行結(jié)果：


image.png

當然在一般情況下牍氛，可能永遠也不會用到y(tǒng)ield，但是還是要對這個方法有一定的了解烟阐。

sleep 和 yield 區(qū)別

當線程調(diào)用sleep后搬俊，會阻塞當前線程指定的時間，在這段時間內(nèi)蜒茄，線程調(diào)度器不會調(diào)用此線程唉擂，當指定的時間結(jié)束后，該線程的狀態(tài)為“就緒”檀葛，等待分配CPU資源玩祟。
當線程調(diào)用yield后，不會阻塞當前線程屿聋，只是讓出時間片空扎，回到“就緒”的狀態(tài)，等待分配CPU資源润讥。

死鎖

死鎖是指多個線程在執(zhí)行的過程中勺卢，因為爭奪資源而造成的相互等待的現(xiàn)象，而且無法打破這個“僵局”象对。

死鎖的四個必要條件：

  • 互斥：指線程對于已經(jīng)獲取到的資源進行排他性使用黑忱，即該資源只能被一個線程占有，如果還有其他線程也想占有勒魔，只能等待甫煞，直到占有資源的線程釋放該資源。
  • 請求并持有：指一個線程已經(jīng)占有了一個資源冠绢，但是還想占有其他的資源抚吠，但是其他資源已經(jīng)被其他線程占有了，所以當前線程只能等待弟胀，等待的同時并不釋放自己已經(jīng)擁有的資源楷力。
  • 不可剝奪：當一個線程獲取資源后喊式，不能被其他線程占有，只有在自己使用完畢后自己釋放資源萧朝。
  • 環(huán)路等待：即 T1線程正在等待T2占有的資源岔留，T2線程正在等待T3線程占有的資源，T3線程又在等待T1線程占有的資源检柬。

要想打破“死鎖”僵局献联，只需要破壞以上四個條件中的任意一個，但是程序員可以干預(yù)的只有“請求并持有”何址，“環(huán)路等待”兩個條件里逆，其余兩個條件是鎖的特性，程序員是無法干預(yù)的用爪。

聰明的你原押，一定看出來了，所謂“死鎖”就是“悲觀鎖”造成的偎血，相對于“死鎖”诸衔，還有一個“活鎖”，就是“樂觀鎖”造成的烁巫。

守護線程與用戶線程

Java中的線程分為兩類署隘，分別為 用戶線程和守護線程。在JVM啟動時亚隙，會調(diào)用main函數(shù)磁餐，這個就是用戶線程，JVM內(nèi)部還會啟動一些守護線程阿弃，比如垃圾回收線程诊霹。那么守護線程和用戶線程到底有什么區(qū)別呢？當最后一個用戶線程結(jié)束后渣淳，JVM就自動退出了脾还，而不管當前是否有守護線程還在運行。
如何創(chuàng)建一個守護線程呢入愧？

public class Daemon {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> {
        });
        thread.setDaemon(true);
        thread.start();
    }
}

只需要設(shè)置線程的daemon為true就可以鄙漏。
下面來演示下用戶線程與守護線程的區(qū)別：

public class Daemon {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            while (true){}
        });

        thread.start();
    }
}

當我們運行后，可以發(fā)現(xiàn)程序一直沒有退出：


image.png

因為這是用戶線程棺蛛，只要有一個用戶線程還沒結(jié)束怔蚌，程序就不會退出。

再來看看守護線程：

public class Daemon {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            while (true){}
        });
        thread.setDaemon(true);
        thread.start();
    }
}

當我們運行后旁赊，發(fā)現(xiàn)程序立刻就停止了：


image.png

因為這是守護線程桦踊，當用戶線程結(jié)束后，不管有沒有守護線程還在運行终畅，程序都會退出籍胯。

線程中斷

之所以把線程中斷放在后面竟闪，是因為它是并發(fā)編程基礎(chǔ)中最難以理解的一個，當然這也與不經(jīng)常使用有關(guān)≌壤牵現(xiàn)在就讓我們好好看看線程中斷炼蛤。
Thread提供了stop方法，用來停止當前線程本刽，但是已經(jīng)被標記為過期鲸湃，應(yīng)該用線程中斷方法來代替stop方法赠涮。

interrupt

中斷線程子寓。當線程A運行（非阻塞）時，線程B可以調(diào)用線程A的interrupt方法來設(shè)置線程A的中斷標記為true笋除，這里要特別注意斜友，調(diào)用interrupt方法并不會真的去中斷線程，只是設(shè)置了中斷標記為true垃它，線程A還是活的好好的鲜屏。如果線程A被阻塞了，比如調(diào)用了sleep国拇、wait洛史、join，線程A會在調(diào)用這些方法的地方拋出“InterruptedException”酱吝。
我們來做個試驗也殖，證明下interrupt方法不會中斷正在運行的線程：

class InterruptTask implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        CopyOnWriteArrayList copyOnWriteArrayList = new CopyOnWriteArrayList();
        try {
            long start = System.currentTimeMillis();
            for (int i = 0; i < 150000; i++) {
                copyOnWriteArrayList.add(i);
            }
            System.out.println("結(jié)束了,時間是" + (System.currentTimeMillis() - start));
            System.out.println(Thread.currentThread().isInterrupted());
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }
}

public class InterruptTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread1 = new Thread(new InterruptTask());
        thread1.start();
        thread1.interrupt();
    }
}

運行結(jié)果：

結(jié)束了,時間是7643
true

在子線程中，我們通過一個循環(huán)往copyOnWriteArrayList里面添加數(shù)據(jù)來模擬一個耗時操作务热。這里要特別要注意忆嗜，一般來說，我們模擬耗時操作都是用sleep方法崎岂，但是這里不能用sleep方法捆毫，因為調(diào)用sleep方法會讓當前線程阻塞，而現(xiàn)在是要讓線程處于運行的狀態(tài)冲甘。我們可以很清楚的看到绩卤，雖然子線程剛運行，就被interrupt了江醇，但是卻沒有拋出任何異常濒憋，也沒有讓子線程終止，子線程還是活的好好的嫁审，只是最后打印出的“中斷標記”為true跋炕。

如果沒有調(diào)用interrupt方法，中斷標記為false：

class InterruptTask implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        CopyOnWriteArrayList copyOnWriteArrayList = new CopyOnWriteArrayList();
        try {
            long start = System.currentTimeMillis();
            for (int i = 0; i < 500; i++) {
                copyOnWriteArrayList.add(i);
            }
            System.out.println("結(jié)束了,時間是" + (System.currentTimeMillis() - start));
            System.out.println(Thread.currentThread().isInterrupted());
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }
}

public class InterruptTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread1 = new Thread(new InterruptTask());
        thread1.start();
    }
}

運行結(jié)果：

結(jié)束了,時間是1
false

在介紹sleep律适，wait辐烂，join方法的時候遏插，大家已經(jīng)看到了，如果中斷調(diào)用這些方法而被阻塞的線程會拋出異常纠修，這里就不再演示了胳嘲，但是還有一點需要注意，當我們catch住InterruptedException異常后扣草，“中斷標記”會被重置為false了牛，我們繼續(xù)做實驗：

class InterruptTask implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        CopyOnWriteArrayList copyOnWriteArrayList = new CopyOnWriteArrayList();
        try {
            long start = System.currentTimeMillis();
            TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            System.out.println("結(jié)束了,時間是" + (System.currentTimeMillis() - start));
        } catch (Exception ex) {
            System.out.println(Thread.currentThread().isInterrupted());
            ex.printStackTrace();
        }
    }
}

public class InterruptTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread1 = new Thread(new InterruptTask());
        thread1.start();
        thread1.interrupt();
    }
}

運行結(jié)果：

false
java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
    at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
    at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:340)
    at java.util.concurrent.TimeUnit.sleep(TimeUnit.java:386)
    at com.codebear.InterruptTask.run(InterruptTest.java:20)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

可以很清楚的看到，“中斷標記”被重置為false了辰妙。

還有一個問題鹰祸，大家可以思考下，代碼的本意是當前線程被中斷后退出死循環(huán)密浑，這段代碼有問題嗎蛙婴？

Thread th = Thread.currentThread();
while(true) {
  if(th.isInterrupted()) {
    break;
  }
 
  try {
    Thread.sleep(100);
  }catch (InterruptedException e){
    e.printStackTrace();
  }
}

本題來自 極客時間 王寶令 老師的 《Java并發(fā)編程實戰(zhàn)》

代碼是有問題的，因為catch住異常后尔破，會把“中斷標記”重置街图。如果正好在sleep的時候，線程被中斷了懒构，又重置了“中斷標記”餐济，那么下一次循環(huán)，檢測中斷標記為false胆剧，就無法退出死循環(huán)了絮姆。

isInterrupted

這個方法在上面已經(jīng)出現(xiàn)過了，就是 獲取對象線程的“中斷標記”赞赖。

interrupted

獲取當前線程的“中斷標記”滚朵，如果發(fā)現(xiàn)當前線程被中斷，會重置中斷標記為false前域，該方法是static方法辕近，通過Thread類直接調(diào)用。

并發(fā)編程基礎(chǔ)到這里就結(jié)束了匿垄，可以看到內(nèi)容還是相當多的移宅，雖說是基礎(chǔ)，但是每一個知識點椿疗，如果要深究的話漏峰，都可以牽扯到“操作系統(tǒng)”，所以只有深入到了“操作系統(tǒng)”届榄，才可以說真的懂了浅乔，現(xiàn)在還是僅僅停留在Java的層面，唉。

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