创建和运行线程
直接使用Thread
// 创建线程对象 Thread t = new Thread() { public void run() { // 要执行的任务 } }; // 启动线程 t.start(); -------------------------------------------------- // 构造方法的参数是给线程指定名字,推荐 Thread t1 = new Thread("t1") { @Override // run 方法内实现了要执行的任务 public void run() { log.debug("hello"); } }; t1.start(); 输出: 19:19:00 [t1] c.ThreadStarter - hello
使用Runnable配合Thread
其特点是:把“线程”和“任务”(要执行的代码)分开
Thread代表线程
Runnable代表可运行的任务(线程要执行的代码)
Runnable runnable = new Runnable() { public void run(){ // 要执行的任务 } }; // 创建线程对象 Thread t = new Thread( runnable ); // 启动线程 t.start(); -------------------------------------------------- // 创建任务对象 Runnable task2 = new Runnable() { @Override public void run() { log.debug("hello"); } }; // 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字,推荐 Thread t2 = new Thread(task2, "t2"); t2.start(); 输出: 19:19:00 [t2] c.ThreadStarter - hello 在java8以后,可以使用lambda来精简代码,快捷键是选中Runnable alt + enter Runnable task2 = () -> log.debug("hello"); // 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字,推荐 Thread t2 = new Thread(task2, "t2"); t2.start(); 之所以Runnable能使用lambda,主要是Runnable接口有@FunctionalInterface,该注解只允许存在一个接口方法。
Thread和Runnable的关系(源码)
通过定位源码发现 Runnable的实现方式,其实走的还是run方法,有Runnable的还是优先执行Runnable的run方法,而Thread本身的实现其实就是重写了run方法。
总结:
- Thread是把线程和任务合并在了一起,Runnable是把线程和任务分开了
- 用 Runnable 更容易与线程池等高级 API 配合
- 用 Runnable 让任务类脱离了 Thread 继承体系,更灵活
FutureTask配置Thread
FutureTask 能够接收 Callable 类型的参数,用来处理有返回结果的情况
// 创建任务对象 FutureTask<Integer> task3 = new FutureTask<>(() -> { log.debug("hello"); return 100; }); // 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字,推荐 new Thread(task3, "t3").start(); // 主线程阻塞,同步等待 task 执行完毕的结果 Integer result = task3.get(); log.debug("结果是:{}", result); 输出: 19:22:27 [t3] c.ThreadStarter - hello 19:22:27 [main] c.ThreadStarter - 结果是:100
FutureTask代码分析
其中get方法是一个主线程阻塞同步等待task执行完毕的结果
多线程同时执行
public static void main(String[] args) { new Thread(() -> { while(true) { log.debug("running"); } },"t1").start(); new Thread(() -> { while(true) { log.debug("running"); } },"t2").start(); }
实际的输出结果是交替执行,谁先谁后并不由我们来控制,是由底层的任务调度器来决定的。
查看进行线程的方法
windows
任务管理器可以查看进程和线程数,也可以用来杀死进程
tasklist 查看所有进程
taskkill 进程号 杀死某个进程
java
jps 命令查看所有 Java 进程
jstack 查看某个 Java 进程(PID)的所有线程状态
linux
ps -fe 查看所有进程
ps -fT -p 查看某个进程(PID)的所有线程
kill 杀死进程
top 按大写 H 切换是否显示线程
top -H -p 查看某个进程(PID)的所有线程
线程运行之原理
栈与栈帧
Java Virtual Machine Stacks (Java 虚拟机栈)
我们都知道 JVM 中由堆、栈、方法区所组成,其中栈内存是给谁用的呢?其实就是线程,每个线程启动后,虚拟机就会为其分配一块栈内存。
- 每个栈由多个栈帧(Frame)组成,对应着每次方法调用时所占用的内存
- 每个线程只能有一个活动栈帧,对应着当前正在执行的那个方法
以debug的方式来介绍栈帧
public static void main(String[] args) { method1(10); } private static void method1(int x) { int y = x + 1; Object m = method2(); System.out.println(m); } private static Object method2() { Object n = new Object(); return n; }
我们对method1 打上断点进行debug
首先可以看到main先进入了栈帧中,其Variables中 有其参数
当继续进行的时候,此时method1进入栈帧,同时其Variables 包含其入参
继续执行,其Variables 包含其局部变量
继续执行,此时method2进入栈帧
然后是返回n
由于栈的数据结构是先进先出的,当执行完毕后,会对method2进行释放
以上就是栈帧的整个执行流程了。
图解线程流程
最开始是执行一个类加载,将类加载到java虚拟机中,加载的位置是将字节码放置在方法区
类加载完成后,java虚拟机就会启动一个main的主线程,给主线程分配一块栈内存,此时线程就交给任务调度器调度执行
如果cpu分配给我们的主线程了
虚拟机会给main方法分配一块栈帧内存
当然每个栈内存中还存在一个程序计数器的组件,它是每个线程私有的,记录了我当前该执行哪行代码,cpu就向程序计数器要 是什么
局部变量表其实是创建时其实就已经分配好了,不是运行到某行代码时才分配内存
其中method1栈帧中 x = 10,并且相应的语句也会逐渐的到程序计数器中
然后的流程其实就是和debug一样,逐层的释放掉了
多线程运行原理
public static void main(String[] args) { Thread t1 = new Thread(){ @Override public void run() { method1(20); // 断点模式 要选择 thread 不要选择 all } }; t1.setName("t1"); t1.start(); method1(10); } private static void method1(int x) { int y = x + 1; Object m = method2(); System.out.println(m); } private static Object method2() { Object n = new Object(); return n; }
此时的断点模式要选择 Thread
其实本质上和单线程是一样的,不同点在于,每个线程都有一个自己私有的栈,每个栈里面还是个单线程一样,但是线程切换的话,会保存当前的操作。其实最本质的就是要理解,每个栈内存是相互独立的。
线程上下文切换
因为以下一些原因导致 cpu 不再执行当前的线程,转而执行另一个线程的代码
- 线程的 cpu 时间片用完
- 垃圾回收
- 有更高优先级的线程需要运行
- 线程自己调用了 sleep、yield、wait、join、park、synchronized、lock 等方法
当 Context Switch 发生时,需要由操作系统保存当前线程的状态,并恢复另一个线程的状态,Java 中对应的概念就是程序计数器(Program Counter Register),它的作用是记住下一条 jvm 指令的执行地址,是线程私有的
状态包括程序计数器、虚拟机栈中每个栈帧的信息,如局部变量、操作数栈、返回地址等
Context Switch 频繁发生会影响性能