312-细说多线程之Thread VS Runnable

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简介：本课程将带领大家更加深入地学习Java多线程的机制，深入理解创建线程的两种方式Thread和Runnable之间的差异，掌握线程的生命周期和守护线程的概念，以及如何使用jstack生成线程快照。

第1章 课前准备

了解学习本课程前的必备知识

《深入浅出Java多线程》

比较Thread和Runnable这两种线程创建的方式，需要知道Thread和Runnable的基本创建方式。

课程目标和学习内容

• 线程创建的两种方式比较
• 线程的生命周期
• 线程的守护神：守护线程

第2章 Thread VS Runnable

本章首先回顾了线程创建的两种方式，而后通过一个程序案例，深入比较了这两种创建线程的方式。

2-1 回顾线程创建的两种方式

1. 继承Thread类

    class MyThread extents Thread {
        // ...
        @Override
        public void run() {
            // ...
        }
    }
   
    MyThread mt = new MyThread(); // 创建线程
    mt.start(); // 启动线程

2. 实现Runnable接口

    class MyRunnable implements Runnable {
        // ...
        @Override
        public void run() {
            // ...
        }
    }
   
    MyRunnable mr = new MyRunnable();
    Thread td = new Thread(mr); // 创建线程
    td.start(); // 启动线程

2-2 应用Thread模拟卖票

Thread与Runnable的区别：

1. Runnable方式可以避免Thread方式由于Java单继承特性带来的缺陷

   单继承：Java语言中只能继承一个父类，而可以实现多个接口

2. Runnable的实例对象可以被多个线程（Thread实例）共享，适合于多个线程处理同一资源

针对Thread和Runnable对于同一资源处理：

class MyThread extends Thread{}
class MyRunnable implements Runnable{}

public static void main(String[] args) {
    // 注意：此时t1,t2,t3是堆内存中实例出的三个对象，对于它们所有属性也独立的
    MyThread t1 = new MyThread();
    MyThread t2 = new MyThread();
    MyThread t3 = new MyThread();

    // 注意：t1,t2,t3虽然是堆中的三个不同对象，但是此时的r是一个，所以三个线程引用r中的资源也是共有的
    MyRunnable r = new MyRunnable();
    Thread t1 = new Thread(r);
    Thread t2 = new Thread(r);
    Thread t3 = new Thread(r);
}

结论：Runnable可以实现资源共享，而Thread资源独立

注：

• a--、a++、++a、--a、a+=1等为非原子操作（non-atomic operation），需要加锁

第3章 线程的生命周期和守护线程

本章归纳总结了线程的生命周期，讲解了守护线程，并演示了如何使用jstack生成线程快照

3-1 线程的生命周期

1. 创建：新建一个线程对象，如Thread thd = new Thread()
2. 就绪：创建了线程对象后，调用了线程的start()方法（注意：此时线程只是进入了线程队列，等待获取CPU服务，具备了运行的条件，但并不一定已经开始运行了）
3. 运行：处于就绪状态的线程，一旦获取了CPU资源，便进入到运行状态，开始执行run()方法里面的逻辑
4. 终止：线程的run()方法执行完毕，或者调用线程的stop()方法（该方法已经废弃），线程便进入终止状态
5. 阻塞：一个正在执行的线程在某种情况下，由于某种原因而暂时让出了CPU资源，暂停了自己的执行，便进入了阻塞状态，如调用了sleep()、wait()、yield()等方法

3-2 守护线程理论知识

Java线程分两类：

1. 用户线程：运行在前台，执行具体任务

   例如：程序的主线程，连接网络的子线程等

2. 守护线程：运行在后台，为其他前台线程服务

   特点：一旦所有用户线程都结束运行，守护线程会随JVM一起结束工作

   应用：

   1. 数据库连接池中的监测线程
   2. JVM虚拟机启动后的监测线程
      • 垃圾回收线程
      • 监测内存使用的线程
      • 监测程序锁持有的线程

如何设置守护线程：

• 可以通过调用Thread类的setDaemon(true)方法来设置当前的线程为守护线程

注意事项：

• setDaemon(true)必须在start()方法之前调用，否则会抛出IllegalThreadStateException异常
• 在守护线程中产生的新线程也是守护线程
• 不是所有的任务都可以分配给守护线程来执行，比如读写操作或者计算逻辑

3-3 守护线程代码示例

public static void main(String[] args) {
    System.out.println("进入主线程" + Thread.currentThread().getName());
    DaemonThread daemonThread = new DaemonThread();
    Thread thread = new Thread(daemonThread);
    thread.setDaemon(true);//设置为守护线程
    thread.start();
    Scanner scanner = new Scanner(System.in);
    scanner.next();
    // 主线程为唯一用户线程
    // thread为守护线程
    // 主线程退出导致数据的不完整性
    System.out.println("退出主线程" + Thread.currentThread().getName());
}

thread线程运行完成后程序不会立刻终止，此时thread守护线程需等待main主用户线程scanner之后才会结束运行。

3-4 使用jstack生成线程快照

位置：jdk/bin/jstack.exe

jstack

• 作用：生成JVM当前时刻线程的快照（threaddump，即当前进程中所有线程的信息）
• 目的：帮助定位程序问题出现的原因(查找一些程序问题)，如长时间停顿、CPU占用率过高、死锁、阻塞等；看出哪些是守护线程，哪些是用户线程
• 使用：jstack -l <pid>—-其中<pid>可以通过任务栏管理器查看
  1. 可以通过线程名后是否有daemon判断是否为守护线程，有-是、无-否
  2. 查看线程的状态java.lang.Thread.State帮助定位程序出现的一系列问题(死锁、阻塞)
  3. tid、nid可以帮助查找CPU占有率很高的线程
  4. prio代表优先级

线程状态：

• New尚未启动的线程（创建）；
• Runnable在Java虚拟机中执行的线程，即将或正在运行的线程（就绪，运行）；
• Terminated已退出的线程（终止）；
• Blocked、Waiting、Timed_Waiting对应阻塞状态。
  1. Blocked：等待监视器锁定的线程，如被synchronized阻塞的线程。
  2. Waiting：无限期等待另一个线程执行特定操作的线程，调用join方法时。
  3. Timed_Waiting：等待另一个线程在指定等待时间内执行操作的线程，如sleep方法。

第4章 课程总结

课程总结

建议：使用实现Runnable接口的方式创建线程

补充：

1. 程序中的同一资源指的是同一个Runnable对象

   如果把其他类的对象也作为共享资源，则Thread和Runnable都是可以用来处理同一资源

2. 安全的卖票程序中需要加入同步（synchronized）

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