读书笔记-Java并发编程的艺术-第4章(Java并发编程基础)-第2节(启动和终止线程)

文章目录

4.2 启动和终止线程
- 4.2.1 构造线程
- 4.2.2 启动线程
- 4.2.3 理解中断
- 4.2.4 过期的suspend()、resume()和stop()
- 4.2.5 安全地终止线程

4.2 启动和终止线程

在前面章节的示例中通过调用线程的start()方法进行启动，随着run()方法的执行完毕，线程也随之终止，大家对此一定不会陌生，下面将详细介绍线程的启动和终止。

4.2.1 构造线程

在运行线程之前首先要构造一个线程对象，线程对象在构造的时候需要提供线程所需要的属性，如线程所属的线程组、线程优先级、是否是Daemon线程等信息。以下代码摘自java.lang.Thread 中对线程进行初始化的部分。

    /**
     * Initializes a Thread.
     *
     * @param g the Thread group
     * @param target the object whose run() method gets called
     * @param name the name of the new Thread
     * @param stackSize the desired stack size for the new thread, or
     *        zero to indicate that this parameter is to be ignored.
     * @param acc the AccessControlContext to inherit, or
     *            AccessController.getContext() if null
     * @param inheritThreadLocals if {@code true}, inherit initial values for
     *            inheritable thread-locals from the constructing thread
     */
    private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
                      long stackSize, AccessControlContext acc,
                      boolean inheritThreadLocals) {
        if (name == null) {
            throw new NullPointerException("name cannot be null");
        }

        this.name = name;

        Thread parent = currentThread();
        SecurityManager security = System.getSecurityManager();
        if (g == null) {
            /* Determine if it's an applet or not */

            /* If there is a security manager, ask the security manager
               what to do. */
            if (security != null) {
                g = security.getThreadGroup();
            }

            /* If the security doesn't have a strong opinion of the matter
               use the parent thread group. */
            if (g == null) {
                g = parent.getThreadGroup();
            }
        }

        /* checkAccess regardless of whether or not threadgroup is
           explicitly passed in. */
        g.checkAccess();

        /*
         * Do we have the required permissions?
         */
        if (security != null) {
            if (isCCLOverridden(getClass())) {
                security.checkPermission(SUBCLASS_IMPLEMENTATION_PERMISSION);
            }
        }

        g.addUnstarted();

        this.group = g;
        this.daemon = parent.isDaemon();
        this.priority = parent.getPriority();
        if (security == null || isCCLOverridden(parent.getClass()))
            this.contextClassLoader = parent.getContextClassLoader();
        else
            this.contextClassLoader = parent.contextClassLoader;
        this.inheritedAccessControlContext =
                acc != null ? acc : AccessController.getContext();
        this.target = target;
        setPriority(priority);
        if (inheritThreadLocals && parent.inheritableThreadLocals != null)
            this.inheritableThreadLocals =
                ThreadLocal.createInheritedMap(parent.inheritableThreadLocals);
        /* Stash the specified stack size in case the VM cares */
        this.stackSize = stackSize;

        /* Set thread ID */
        tid = nextThreadID();
    }

在上述过程中，一个新构造的线程对象是由其parent线程来进行空间分配的，而child线程继承丁parent是否为Daemon、优先级和加载资源的contextClassLoader以及可继承的ThreadLocal、同时还会分配一个唯一的ID来标识这个 child线程。至此，一个能够运行的线程对象就初始化好了，在堆内存中等待着运行。

4.2.2 启动线程

线程对象在初始化完成之后，调用start()方法就可以启动这个线程。线程start()方法含义是：当前线程(即parent线程)同步告知Java虚拟机，只要线程规划器空闲，应立即动调用 start()方法的线程。

注意：启动一个线程前，最好为这个线程设置线程名称，因为这样在使用jstack分析程序者进行问题排查时，就会给开发人员提供一些提示，自定义的线程最好能够起个名字。

4.2.3 理解中断

中断可以理解为线程的一个标识位属性，它表示一个运行中的线程是否被其他线程进行了中断操作。中断好比其他线程对该线程打了个招呼，其他线程通过调用该线程的interrupt()方法对其进行中断操作。

线程通过检查自身是否被中断来进行响应，线程通过方法isInterrupted()来进行判断否被中断，也可以调用静态方法Thread.interupted()对当前线程的中断标识位进行复位。如果该线程已经处于终结状态，即使该线程被中断过，在调用该线程对象的isInterrupted()时依旧会返回 false。

从Java的API中可以看到，许多声明抛出InterruptedException的方法(例如Thread.sleep(long millis)方法)，这些方法InterruptedException之前，Java虚拟机会先将该线程的中断标识位清除，然后抛出InterruptedException，此时调用isInterrupted()方法将会返回false。

在下面代码中，首先创建了两个线程，SleepThread和BusyThread，前者不停地睡眠，后者一直运行，然后对这两个线程分别进行中断操作，观察二者的中断标识位。


import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Interrupted {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // sleepThread不停地尝试睡眠
        Thread sleepThread = new Thread(new SleepRunner(), "SleepThread");
        sleepThread.setDaemon(true);

        // busyThread不停地运行
        Thread busyThread = new Thread(new BusyRunner(), "BusyThread");
        busyThread.setDaemon(true);
        sleepThread.start();
        busyThread.start();

        // 休眠5秒，让sleepThread和busyThread充分运行
        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
        sleepThread.interrupt();
        busyThread.interrupt();
        System.out.println("SleepThread interrupted is " + sleepThread.isInterrupted());
        System.out.println("BusyThread interrupted is " + busyThread.isInterrupted());

        // 防止sleepThread和busyThread立刻退出
        SleepUtils.second(2);
    }

    static class SleepRunner implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                SleepUtils.second(10);
            }
        }
    }

    static class BusyRunner implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            while (true) {

            }
        }
    }
}

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class SleepUtils {
    public static final void second(long seconds) {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(seconds);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

打印：

SleepThread interrupted is false
BusyThread interrupted is true
java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:340)
at java.util.concurrent.TimeUnit.sleep(TimeUnit.java:386)
at com.xin.demo.threaddemo.bookdemo.SleepUtils.second(SleepUtils.java:8)
at com.xin.demo.threaddemo.bookdemo.Interrupted$SleepRunner.run(Interrupted.java:32)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

从结果可以看出，抛出InterruptedException的线程SleepThread，其中断标识位被清除了，而一直忙碌运作的线程BusyThread，中断标识位没有被清除。

4.2.4 过期的suspend()、resume()和stop()

大家对于CD机肯定不会陌生，如果把它播放音乐比作一个线程的运作，那么对音乐播放做出的暂停、恢复和停止操作对应在线程Thread的API就是suspend()、resume()和stop()。

在下面代码中，创建了一个线程PrintThread，它以1秒的频率进行打印，而主线程对其进行暂停、恢复和停止操作。


import java.text.DateFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Deprecated {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DateFormat format = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");
        Thread printThread = new Thread(new Runner(), "printThread");
        printThread.setDaemon(true);
        printThread.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);

        // 将PrintThread进行暂停，输出内容工作停止
        printThread.suspend();
        System.out.println("main suspend PrintThread at " + format.format(new Date()));
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);

        // 将PrintThread进行恢复，输出内容继续
        printThread.resume();
        System.out.println("main resume PrintThread at " + format.format(new Date()));
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);

        //将PrintThread进行终止，输出内容停止
        printThread.stop();
        System.out.println("main stop PrintThread at " + format.format(new Date()));
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
    }
    
    static class Runner implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            DateFormat format = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");
            while (true) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " Run at " + format.format(new Date()));
                SleepUtils.second(1);
            }
        }
    }
}

打印：

printThread Run at 20:46:36
printThread Run at 20:46:37
printThread Run at 20:46:38
main suspend PrintThread at 20:46:39
main resume PrintThread at 20:46:42
printThread Run at 20:46:42
printThread Run at 20:46:43
printThread Run at 20:46:44
main stop PrintThread at 20:46:45

在执行过程中，PrintThread运行了3秒，随后被暂停，3秒后恢复，最后经过3秒被终止。通过示例的输出可以看到，suspend()、resume()和stop()方法完成了线程的暂停、恢复和终止工作，而且非常“人性化”。

不建议使用的原因主要有：以suspend()方法为例，在调用后，线程不会释放已经占有的资源（比如锁），而是占有着资源进入睡眠状态，这样容易引发死锁问题。同样，stop()方法在终结一个线程时不会保证线程的资源正常释放。通常是没有给予线程完成资源释放工作的机会，因此会导致程序可能工作在不确定状态下。

注意：正因为 suspend()、resume()和stop()方法带来的副作用，这些方法才被标注为不建议使用的过期方法，而暂停和恢复操作可以用后面提到的等待/通知机制来替代。

4.2.5 安全地终止线程

在4.2.3节中提到的中断状态是线程的一个标识位，而中断操作是一种简便的线程间交互方式，而这种交互方式最适合用来取消或停止任务。除了中断以外，还可以利用一个boolean 变量来控制是否需要停止任务并终止该线程。

在下面代码中，创建了一个线程CountThread，它不断地进行变量累加,面主线程尝试对其进行中断操作和停止操作。

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ShutDown {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Runner one = new Runner();
        Thread countThread = new Thread(one, "CountThread");
        countThread.start();
        
        // 睡眠1秒，main线程对CountThread进行中断，使CountThread能够感知中断而结束
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        countThread.interrupt();
        
        Runner two = new Runner();
        countThread = new Thread(two, "CountThread");
        countThread.start();
        
        // 睡眠1秒，main线程对Runner two进行取消，使CountThread能够感知on为false而结束
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        two.cancel();
    }

    private static class Runner implements Runnable {
        private long i;
        private volatile boolean on = true;

        @Override
        public void run() {
            while (on && !Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                i++;
            }
            System.out.println("Count i = " + i);
        }

        public void cancel() {
            on = false;
        }
    }
}