Java 控制線程的方法
Java 的線程支持提供了一些便捷的工具方法,通過這些便捷的工具方法可以很好地控制線程的執(zhí)行。
join 線程
Thread 提供了讓一個(gè)線程等待另一個(gè)線程完成的方法—— join() 方法。當(dāng)在某個(gè)程序執(zhí)行流中調(diào)用其他線程的 join() 方法時(shí),調(diào)用線程將被阻塞,直到被 join() 方法加入的 join 線程執(zhí)行完為止。
join() 方法通常由使用線程的程序調(diào)用,以將大問題劃分成許多小問題,每個(gè)小問題分配一個(gè)線程。當(dāng)所有的小問題都得到處理后,再調(diào)用主線程來進(jìn)一步操作。
public class JoinThread extends Thread{ // 提供一個(gè)有參數(shù)的構(gòu)造器,用于設(shè)置該線程的名字 public JoinThread(String name) { super(name); } //重寫run()方法,定義線程執(zhí)行體 public void run() { for (int i=0 ; i < 100; i++) { System.out.println(this.getName() + ' ' + i); } } public static void main(String[] args) throws Exception { //啟動(dòng)子線程 new JoinThread('新線程').start(); for(int i=0 ; i < 100; i++) { if(i==20) {JoinThread jt = new JoinThread('被Join的線程');jt.start();// main線程調(diào)用了 jt 線程的 join() 方法// main線程必須等jt執(zhí)行結(jié)束后才會(huì)向下執(zhí)行jt.join(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ' ' + i); } }}
上面程序中一共有3個(gè)線程,主方法開始時(shí)就啟動(dòng)了名為“新線程”的子線程,該子線程將會(huì)和 main 線程并發(fā)執(zhí)行。當(dāng)主線程的循環(huán)變量 i 等于20時(shí),啟動(dòng)了名為“被 Join 的線程”的線程,該線程不會(huì)和 main 線程并發(fā)執(zhí)行 , main 線程必須等該線程執(zhí)行結(jié)束后才可以向下執(zhí)行。在名為“被 Join 的線程”的線程執(zhí)行時(shí),實(shí)際上只有2個(gè)子線程并發(fā)執(zhí)行,而主線程處于等待狀態(tài)。運(yùn)行上面程序,會(huì)看到如下圖所示的運(yùn)行效果。
主線程執(zhí)行到 i == 20時(shí),程序啟動(dòng)并 join 了名為“被 Join 的線程”的線程,所以主線程將一直處于阻塞狀態(tài),直到名為“被 Join 的線程”的線程執(zhí)行完成。
join() 方法有如下三種重載形式:
join():等待被 join 的線程執(zhí)行完成。 join(long millis):等待被 join 的線程的時(shí)間最長為 millis 毫秒。如果在 millis 毫秒內(nèi)被 join 的線程還沒有執(zhí)行結(jié)束,則不再等待。 join(long millis, int nanos):等待被 join 的線程的時(shí)間最長為 millis 毫秒加 nanos 毫微秒。提示:通常很少使用第三種形式,原因有兩個(gè):程序?qū)r(shí)間的精度無須精確到毫微秒;計(jì)算機(jī)硬件、操作系統(tǒng)本身也無法精確到毫微秒。
后臺(tái)線程
有一種線程,它是在后臺(tái)運(yùn)行的,它的任務(wù)是為其他的線程提供服務(wù),這種線程被稱為“后臺(tái)線程(Daemon Thread)”,又稱為“守護(hù)線程”或“精靈線程”。 JVM 的垃圾回收線程就是典型的后臺(tái)線程。
后臺(tái)線程有個(gè)特征:如果所有的前臺(tái)線程都死亡,后臺(tái)線程會(huì)自動(dòng)死亡。
調(diào)用 Thread 對(duì)象的 setDaemon(true) 方法可將指定線程設(shè)置成后臺(tái)線程。下面程序?qū)?zhí)行線程設(shè)置成后臺(tái)線程,可以看到當(dāng)所有的前臺(tái)線程死亡時(shí),后臺(tái)線程隨之死亡。當(dāng)整個(gè)虛擬機(jī)中只剩下后臺(tái)線程時(shí),程序就沒有繼續(xù)運(yùn)行的必要了,所以虛擬機(jī)也就退出了。
public class DaemonThread extends Thread { // 定義后臺(tái)線程的線程執(zhí)行體與普通線程沒有任何區(qū)別 public void run() { for (int i=0 ; i < 1000; i++) { System.out.println(this.getName() + ' ' + i); } } public static void main(String[] args) { DaemonThread t = new DaemonThread(); // 將此線程設(shè)置為后臺(tái)線程 t.setDaemon(true); // 啟動(dòng)后臺(tái)線程 t.start(); for (int i=0; i < 100; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ' ' + i); } // ---------程序執(zhí)行到此處,前臺(tái)線程(main線程)結(jié)束---------- // 后臺(tái)線程也應(yīng)該隨之結(jié)束}}
上面程序中的粗體字代碼先將t線程設(shè)置成后臺(tái)線程,然后啟動(dòng)該線程,本來該線程應(yīng)該執(zhí)行到 i 等于999時(shí)才會(huì)結(jié)束,但運(yùn)行程序時(shí)不難發(fā)現(xiàn)該后臺(tái)線程無法運(yùn)行到999,因?yàn)楫?dāng)主線程也就是程序中唯一的前臺(tái)線程運(yùn)行結(jié)束后,JVM 會(huì)主動(dòng)退出,因而后臺(tái)線程也就被結(jié)束了。
Thread 類還提供了一個(gè) isDaemon() 方法,用于判斷指定線程是否為后臺(tái)線程。
從上面程序可以看出,主線程默認(rèn)是前臺(tái)線程,t線程默認(rèn)也是前臺(tái)線程。并不是所有的線程默認(rèn)都是前臺(tái)線程,有些線程默認(rèn)就是后臺(tái)線程——前臺(tái)線程創(chuàng)建的子線程默認(rèn)是前臺(tái)線程,后臺(tái)線程創(chuàng)建的子線程默認(rèn)是后臺(tái)線程。
注意:前臺(tái)線程死亡后, JVM 會(huì)通知后臺(tái)線程死亡,但從它接收指令到做出響應(yīng),需要一定時(shí)間。而且要將某個(gè)線程設(shè)置為后臺(tái)線程,必須在該線程啟動(dòng)之前設(shè)置,也就是說,setDaemon(true) 必須在 start() 方法之前調(diào)用,否則會(huì)引發(fā) IllegalThreadStateException異常。
線程睡眠:sleep
如果需要讓當(dāng)前正在執(zhí)行的線程暫停一段時(shí)間,并進(jìn)入阻塞狀態(tài),則可以通過調(diào)用 Thread 類的靜態(tài) sleep() 方法來實(shí)現(xiàn)。sleep() 方法有兩種重載形式。
static void sleep(long millis):讓當(dāng)前正在執(zhí)行的線程暫停millis毫秒,并進(jìn)入阻塞狀態(tài),該方法受到系統(tǒng)計(jì)時(shí)器和線程調(diào)度器的精度與準(zhǔn)確度的影響。 static void sleep(long millis, int nanos):讓當(dāng)前正在執(zhí)行的線程暫停 millis 毫秒加 nanos 毫微秒,并進(jìn)入阻塞狀態(tài),該方法受到系統(tǒng)計(jì)時(shí)器和線程調(diào)度器的精度與準(zhǔn)確度的影響。與前面類似的是,程序很少調(diào)用第二種形式的 sleep() 方法。
當(dāng)當(dāng)前線程調(diào)用 sleep() 方法進(jìn)入阻塞狀態(tài)后,在其睡眠時(shí)間段內(nèi),該線程不會(huì)獲得執(zhí)行的機(jī)會(huì),即使系統(tǒng)中沒有其他可執(zhí)行的線程,處于 sleep() 中的線程也不會(huì)執(zhí)行,因此 sleep() 方法常用來暫停程序的執(zhí)行。
下面程序調(diào)用 sleep() 方法來暫停主線程的執(zhí)行,因?yàn)樵摮绦蛑挥幸粋€(gè)主線程,當(dāng)主線程進(jìn)入睡眠后,系統(tǒng)沒有可執(zhí)行的線程,所以可以看到程序在 sleep() 方法處暫停。
public class SleepTest { public static void main(String[] args) throws Exception { for(int i=0;i<10;i++) { System.out.println('當(dāng)前時(shí)間:'+new Date()); // 調(diào)用sleep() 方法讓當(dāng)前線程暫停1s Thread.sleep(1000); } }}
上面程序中的粗體字代碼將當(dāng)前執(zhí)行的線程暫停 1 秒,運(yùn)行上面程序,看到程序依次輸出10條字符串,輸出2條字符串之間的時(shí)間間隔為1秒。
線程讓步: yield
yield() 方法是一個(gè)和 sleep() 方法有點(diǎn)相似的方法,它也是 Thread 類提供的一個(gè)靜態(tài)方法,它也可以讓當(dāng)前正在執(zhí)行的線程暫停,但它不會(huì)阻塞該線程,它只是將該線程轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)。 yield() 只是讓當(dāng)前線程暫停一下,讓系統(tǒng)的線程調(diào)度器重新調(diào)度一次,完全可能的情況是:當(dāng)某個(gè)線程調(diào)用了 yield() 方法暫停之后,線程調(diào)度器又將其調(diào)度出來重新執(zhí)行。
實(shí)際上,當(dāng)某個(gè)線程調(diào)用了 yield() 方法暫停之后,只有優(yōu)先級(jí)與當(dāng)前線程相同,或者優(yōu)先級(jí)比當(dāng)前線程更高的處于就緒狀態(tài)的線程才會(huì)獲得執(zhí)行的機(jī)會(huì)。下面程序使用 yield() 方法來讓當(dāng)前正在執(zhí)行的線程暫停。
public class YieldTest extends Thread{ public YieldTest(String name) { super(name); } // 定義run()方法作為線程執(zhí)行體 public void run() { for(int i=0;i<50;i++) { System.out.println(getName()+' '+i); // 當(dāng) i等于20時(shí),使用 yield() 方法讓當(dāng)前線程讓步 if(i==20) {Thread.yield(); } } } public static void main(String[] args) { // 啟動(dòng)兩個(gè)并發(fā)線程 YieldTest yt1 = new YieldTest('高級(jí)'); // 將yt1線程設(shè)置成最高優(yōu)先級(jí) // yt1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY); yt1.start(); YieldTest yt2 = new YieldTest('低級(jí)'); // 將yt2線程設(shè)置成最低優(yōu)先級(jí) // yt2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY); yt2.start(); }}
注意:在多 CPU 并行的環(huán)境下, yield() 方法的功能有時(shí)候并不明顯。
關(guān)于 sleep() 方法和 yield() 方法的區(qū)別如下。
sleep() 方法暫停當(dāng)前線程后,會(huì)給其他線程執(zhí)行機(jī)會(huì),不會(huì)理會(huì)其他線程的優(yōu)先級(jí);但 yield() 方法只會(huì)給優(yōu)先級(jí)相同,或優(yōu)先級(jí)更高的線程執(zhí)行機(jī)會(huì)。 sleep() 方法會(huì)將線程轉(zhuǎn)入阻塞狀態(tài),直到經(jīng)過阻塞時(shí)間才會(huì)轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài);而 yield() 不會(huì)將線程轉(zhuǎn)入阻塞狀態(tài),它只是強(qiáng)制當(dāng)前線程進(jìn)入就緒狀態(tài)。因此完全有可能某個(gè)線程調(diào)用 yield() 方法暫停之后,立即再次獲得處理器資源被執(zhí)行。 sleep() 方法聲明拋出了 InterruptedException 異常,所以調(diào)用 sleep() 方法時(shí)要么捕捉該異常,要么顯式聲明拋出該異常;而 yield ()方法則沒有聲明拋出任何異常。 sleep() 方法比 yield() 方法有更好的可移植性,通常不建議使用 yield() 方法來控制并發(fā)線程的執(zhí)行。改變線程優(yōu)先級(jí)
每個(gè)線程執(zhí)行時(shí)都具有一定的優(yōu)先級(jí),優(yōu)先級(jí)高的線程獲得較多的執(zhí)行機(jī)會(huì),而優(yōu)先級(jí)低的線程則獲得較少的執(zhí)行機(jī)會(huì)。
每個(gè)線程默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)都與創(chuàng)建它的父線程的優(yōu)先級(jí)相同,在默認(rèn)情況下, main 線程具有普通優(yōu)先級(jí),由 main 線程創(chuàng)建的子線程也具有普通優(yōu)先級(jí)。
Thread 類提供了 setPriority(int newPriority)、 getPriority() 方法來設(shè)置和返回指定線程的優(yōu)先級(jí),其中 setPriority() 方法的參數(shù)可以是一個(gè)整數(shù),范圍是1~10之間,也可以使用 Thread 類的如下三個(gè)靜態(tài)常量。
MAX _ PRIORITY:其值是 10。 MIN _ PRIORITY:其值是 1 。 NORM _ PRIORITY:其值是 5。下面程序使用了 setPriority() 方法來改變主線程的優(yōu)先級(jí),并使用該方法改變了兩個(gè)線程的優(yōu)先級(jí),從而可以看到高優(yōu)先級(jí)的線程將會(huì)獲得更多的執(zhí)行機(jī)會(huì)。
public class PriorityTest extends Thread{ public PriorityTest(String name) { super(name); } public void run() { for(int i=0;i<50;i++) { System.out.println(getName()+',其優(yōu)先級(jí)是:'+getPriority()+',循環(huán)變量的值為:'+i); } } public static void main(String[] args) { // 改變主線程的優(yōu)先級(jí) Thread.currentThread().setPriority(6); for(int i=0;i<30;i++) { if(i==10) {PriorityTest low = new PriorityTest('低級(jí)');low.start();System.out.println('創(chuàng)建之初的優(yōu)先級(jí):'+low.getPriority());// 設(shè)置該線程為最低優(yōu)先級(jí)low.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY); } if(i==20) {PriorityTest high = new PriorityTest('高級(jí)');high.start();System.out.println('創(chuàng)建之初的優(yōu)先級(jí):'+high.getPriority());// 設(shè)置該線程為最高優(yōu)先級(jí)high.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY); } } }}
上面程序中的第一行粗體字代碼改變了主線程的優(yōu)先級(jí)為6,這樣由main線程所創(chuàng)建的子線程的優(yōu)先級(jí)默認(rèn)都是6,所以程序直接輸出 low、high 兩個(gè)線程的優(yōu)先級(jí)時(shí)應(yīng)該看到6。接著程序?qū)?low 線程的優(yōu)先級(jí)設(shè)為 Priority.MIN_PRIORITY,將 high 線程的優(yōu)先級(jí)設(shè)置為 Priority.MAX_PRIORITY。
運(yùn)行上面程序,會(huì)看到如下圖所示的效果。
值得指出的是,雖然 Java 提供了 10 個(gè)優(yōu)先級(jí)級(jí)別,但這些優(yōu)先級(jí)級(jí)別需要操作系統(tǒng)的支持。遺憾的是,不同操作系統(tǒng)上的優(yōu)先級(jí)并不相同,而且也不能很好地和 Java 的10個(gè)優(yōu)先級(jí)對(duì)應(yīng),例如 Windows 2000 僅提供了 7個(gè)優(yōu)先級(jí)。因此應(yīng)該盡量避免直接為線程指定優(yōu)先級(jí),而應(yīng)該使用 MAX_PRIORITY、MIN_PRIORITY 和 NORM_PRIORITY 三個(gè)靜態(tài)常量來設(shè)置優(yōu)先級(jí),這樣才可以保證程序具有最好的可移植性。
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