Java程序员必备！Java底层分析多线程行为附答案

Posted 2022-04-13 普通网友

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java程序员必备！Java底层分析多线程行为附答案相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

多线程是指同时执行多个线程以提高应用程序的性能。

例如，处理大量信息的框架（如Spring批处理）使用线程来管理数据。同时操作线程或CPU进程可以提高性能，从而得到更快、更高效的程序。

第一个线程： main() 方法

即使你从未直接使用线程，你也在间接使用它，因为main（）方法包含一个主线程。无论何时执行该main()方法，你都执行了主线程。

我们可以通过调用currentThread().getName()方法来访问正在执行的线程，如下所示：

public class MainThread 

public static void main(String[] args) 
System.out.println(Thread.currentThread().getName());

此代码将打印“main”，标识当前正在执行的线程。这是学习多线程概念的第一步。

Java线程生命周期

使用线程时，了解线程状态至关重要。Java的线程生命周期包含六种线程状态：

New：Thread()已经实例化了一个新的。
Runnable接：本Thread的start()方法被调用。
Running：start()已调用该方法并且线程正在运行。
Suspended：线程暂时挂起，可以由另一个线程恢复。
Blocked：线程正在等待机会运行。当一个线程已经调用该synchronized()方法并且下一个线程必须等到它完成时，就会发生这种情况。
Terminated：线程的执行完成。

并发多线程处理：扩展Thread类

最简单的是，通过扩展Thread类来完成并发处理，如下所示。

public class InheritingThread extends Thread 

InheritingThread(String threadName) 
super(threadName);


public static void main(String... inheriting) 
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running");

new InheritingThread("inheritingThread").start();


@Override
public void run() 
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running");

在这里，我们运行两个线程：MainThread和InheritingThread。当我们start()使用new 调用方法时inheritingThread()，将run()执行方法中的逻辑。

我们还在Thread类构造函数中传递第二个线程的名称，因此输出将是：

main is running.inheritingThread is running.

并发多线程处理：Runnable接口

你也可以实现Runnable接口，而不是使用继承。Runnable在Thread构造函数内部传递会导致更少的耦合和更大的灵活性。传递之后Runnable，我们可以start()像上一个示例中那样调用方法：

public class RunnableThread implements Runnable 

public static void main(String... runnableThread) 
System.out.println(Thread.currentThread().getName());

new Thread(new RunnableThread()).start();


@Override
public void run() 
System.out.println(Thread.currentThread().getName());

非守护进程vs守护进程线程

在执行方面，有两种类型的线程：

执行非守护程序线程会一直到结束。主线程本身就是非守护程序线程的一个很好的例子。main()除非System.exit()强制程序完成，否则代码输入将始终执行到最后。
一个守护线程是相反的，是一个不需要一直执行到结束的处理程序。

请记住规则：如果封闭的非守护程序线程在守护程序线程之前结束，则守护程序线程将在结束之前执行。为了更好地理解守护进程和非守护进程线程的关系，请参考以下示例：

import java.util.stream.IntStream;

public class NonDaemonAndDaemonThread 

public static void main(String... nonDaemonAndDaemon) throws InterruptedException 
System.out.println("Starting the execution in the Thread " + Thread.currentThread().getName());

Thread daemonThread = new Thread(() -> IntStream.rangeClosed(1, 100000)
.forEach(System.out::println));

daemonThread.setDaemon(true);
daemonThread.start();

Thread.sleep(10);

System.out.println("End of the execution in the Thread " +
Thread.currentThread().getName());

在这个例子中，我使用了守护程序线程来声明1到100,000的范围，迭代所有这些，然后打印。但请记住，如果非守护进程的主线程首先完成，守护程序线程将无法完成执行。

输出将按如下方式进行：

在主线程中开始执行。
打印数字从1到100,000。
主线程中的执行结束，很可能在迭代到100,000之前完成。

最终输出将取决于你的JVM实现。

事实证明：线程是不可预测的。

线程优先级和JVM

可以使用该setPriority方法确定线程执行的优先级，但是如何处理它取决于JVM实现。Linux，MacOS和Windows都有不同的JVM实现，每个都将根据自己的默认值处理线程优先级。

但是，你设置的线程优先级确实会影响线程调用的顺序。在Thread类上的三个常数是：

/**
* The minimum priority that a thread can have.
*/
public static final int MIN_PRIORITY = 1;

/**
* The default priority that is assigned to a thread.
*/
public static final int NORM_PRIORITY = 5;

/**
* The maximum priority that a thread can have.
*/
public static final int MAX_PRIORITY = 10;

尝试对以下代码运行一些测试，以查看最终的执行优先级

public class ThreadPriority 

public static void main(String... threadPriority) 
Thread moeThread = new Thread(() -> System.out.println("Moe"));
Thread barneyThread = new Thread(() -> System.out.println("Barney"));
Thread homerThread = new Thread(() -> System.out.println("Homer"));

moeThread.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
barneyThread.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
homerThread.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);

homerThread.start();
barneyThread.start();
moeThread.start();

即使我们设置moeThread为MAX_PRIORITY，我们也不能指望首先执行此线程。相反，执行顺序将是随机的。

但是，使用常量有一个问题：如果传递的优先级数字不在1到10的范围内，setPriority（）方法将引发IllegalArgumentException。所以我们可以使用枚举来解决这个问题。使用枚举Enums既简化了代码，又能够更好地控制代码的执行。

Java线程挑战！

我们已经了解了不少关于线程的知识，如果你想更进一步，研究以下代码：

public class ThreadChallenge 
private static int line = 10;

public static void main(String... doYourBest) 
new tool("Car").start();

tool Bike = new tool("Bike");
Bike.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
Bike.setDaemon(false);
Bike.start();

tool Train = new tool("Train");
Train.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
Train.start();


static class tool extends Thread 
tool(String Name)  super(Name); 

@Override public void run() 
line++;
if (line == 13) 
System.out.println(this.getName());

这段代码的输出是什么？根据你上面学的内容分析代码。

A. Car

B. Bike

C. Train

D. 不确定

解析上述代码，了解多线程的运行

在上面的代码中，我们创建了三个线程。第一个线程是Car，我们为此线程分配了默认优先级。第二个线程是Bike，分配了MAXPRIORITY优先级。第二个线程是Train，分配了MINPRIORITY优先级。然后我们开始了多线程。为了确定线程将运行的顺序，您可能首先注意到tool类扩展了Thread类，并且我们已经在构造函数中传递了线程名称。我们还run()中如果line等于13就进行打印。**注意！即使Train是我们执行顺序中的第三个线程，并且MIN_PRIORITY不能保证它将在所有JVM实现的最后执行。**您可能还会注意到，在此示例中，我们将Bike线程设置为守护，所以它是一个守护程序线程，Bike可能永远不会完成执行。但是其他两个线程默认是非守护进程，因此Car和Train线程肯定会完成它们的执行。总之，结果将是D：不确定，因为无法保证线程调度程序将遵循我们的执行顺序或线程优先级。请记住，如果不借助JUC的工具，我们不能依赖程序逻辑（线程或线程优先级的顺序）来预测线程的执行顺序。