Java線程核心機制是什么

這篇文章主要介紹“Java線程核心機制是什么”，在日常操作中，相信很多人在Java線程核心機制是什么問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”Java線程核心機制是什么”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！

一、線程基本機制

1、概念描述

并發編程的特點是：可以將程序劃分為多個分離且獨立運行的任務，通過線程來驅動這些獨立的任務執行，從而提升整體的效率。下面提供一個基礎的演示案例。

2、應用案例

場景：假設有一個容器集合，需要拿出容器中的每個元素，進行加工處理，一般情況下直接遍歷就好，如果數據偏大，可以根據線程數量對集合切割，每個線程處理一部分數據，這樣處理時間就會減少很多。

public class ExtendThread01 {
    public static void main(String[] args) {
        List<Object> dataList = new ArrayList<>() ;
        dataList.add("A");
        dataList.add("B");
        dataList.add("C");
        // 把一個大的集合按照每個子集合的2個元素切割
        List<List<Object>> splitList = splitList(dataList,2);
        for (List<Object> list:splitList){
            System.out.println(list);
        }
        // 多線程處理
        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：這里案例只是對場景原理的實現，在開發中，是不允許這種操作的，需要使用線程池處理，后續會說。如果集合沒有控制好，導致大量創建Thread線程，導致內存溢出。

二、線程停止啟動

1、基礎流程

線程啟動后執行任務方法，在執行過程中可以被阻塞，休眠，喚醒，停止等一系列狀態操作。

線程休眠作用：當線程一部分任務執行完畢后進入休眠（阻塞）狀態，線程調度器可以切換到另外線程，這對分布任務的執行相對公平。

2、使用案例

public class ExtendThread02 {
    public static void main(String[] args) {
        StopThread stopThread = new StopThread() ;
        stopThread.start();
        // 標記當前線程停止信號，且拋出中斷異常，但沒有停止
        stopThread.interrupt();
        // 判斷當前線程是否已經是終止狀態
        System.out.println("1=="+stopThread.isInterrupted());
        // 清除當前線程的終止信號
        System.out.println("2=="+stopThread.interrupted());
        // 再次判斷當前線程狀態
        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);
                // 線程阻塞1秒
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

3、核心方法

sleep(long millis)：線程休眠指定的時間，進入阻塞狀態；

interrupt()：切換線程為中斷狀態，拋出中斷異常，不會停止線程，可以監視線程的中斷狀態并定義執行策略。

interrupted()：清除調用該方法線程的中斷狀態，也不會影響線程的執行，且返回當前執行‘stopThread.interrupted()’的線程是否中斷，這里就是指main線程是否中斷。

isInterrupted()：判斷調用該方法的線程是否已經是中斷狀態。

補刀一句：線程的這幾個方法極其容易混淆，需要斷點源碼追蹤一下看看，進入源碼方法，調用相關API查看一下狀態。(附斷點圖一張：)

三、線程優先級

1、基礎概念

CPU執行和處理線程的順序是不確定的，但是線程調度器傾向執行線程優先級高的線程，線程優先級高說明獲取CPU資源的概率高，或者獲取的執行時間分片多，但不代表優先級低的一定最后執行。

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：優先級范圍[MAX_PRIORITY=10，MIN_PRIORITY=1],如果超出范圍會拋出IllegalArgumentException異常。

建議：通常實際開發中，是不允許輕易修改線程運行的參數，容易引發認知之外的異常。

四、線程加入

1、基本概念

如果在線程A中，執行線程B的加入方法，那么A線程就會等待線程B執行完畢再返回繼續執行。

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("買水中...");
        try{
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        } catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("買到水...");
    }
}

注意：可以設置線程的加入時間join(long)，畢竟等不到雪月風花,人生都是有時差，只能后會無期了。

五、本地線程

1、基本概念

本地的線程變量，底層維護ThreadLocalMap存儲值：

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
    Object value;
    Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
        super(k);
        value = v;
    }
}

即以Key-Value鍵值對的方式存儲數據。如果對集合容器的源碼熟悉的話，這個Entry就是似曾相識感覺。

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提供線程內存儲變量的能力，并且綁定到當前線程，通過get和set方法就可以得到和設置當前線程對應的值。這個在web開發中是常見的應用。

六、守護線程

1、基本概念

守護線程是支持輔助型線程，主要在程序中起到調度和支持性作用，當Jvm中非守護線程全部結束，守護線程也就會結束。

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+"：輸入正確");
        } else {
            System.out.println(spell+"：輸入錯誤");
        }
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

注意：守護線程需要顯式調用setDaemon(true);方法，這里可以看到main線程結束，整合程序就結束了，絲毫理會休眠中的守護線程。如果打斷非守護線程的休眠，試試會不會拋你一臉異常？

七、線程異常處理

1、機制描述

按照Java中異常處理機制，拋異常逐級降低，線程的任務方法run沒有拋異常，那重寫或者實現的方法自然不能直接throws異常出去。多線程中推薦捕獲異常，可以針對性處理機制。

2、使用案例

public class ExtendThread07 {
    public static void main(String[] args) {
        TryThread tryThread = new TryThread();
        tryThread.setName("try-name");
        // 定義運行中異常處理策略
        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();
        }
        // 如何處理這里異常？
        Integer.parseInt("cicada") ;
    }
}
class MyExe implements Thread.UncaughtExceptionHandler {
    @Override
    public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
        System.out.println(t.getName()+"；異常："+e.getMessage());
    }
}

通過實現UncaughtExceptionHandler接口，并且線程要指定自定義異常處理對象，也可以處理未檢查的異常。

到此，關于“Java線程核心機制是什么”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！