一个静态网站开发考虑什么,分析一个网站,沧浪网站建设,html电子商务网站模板下载第17讲 | 一个线程两次调用start()方法会出现什么情况#xff1f; 今天我们来深入聊聊线程#xff0c;相信大家对于线程这个概念都不陌生#xff0c;它是 Java 并发的基础元素#xff0c;理解、操纵、诊断线程是 Java 工程师的必修课#xff0c;但是你真的掌握线程了吗 今天我们来深入聊聊线程相信大家对于线程这个概念都不陌生它是 Java 并发的基础元素理解、操纵、诊断线程是 Java 工程师的必修课但是你真的掌握线程了吗
今天我要问你的问题是一个线程两次调用 start() 方法会出现什么情况谈谈线程的生命周期和状态转移。
典型回答
Java 的线程是不允许启动两次的第二次调用必然会抛出 IllegalThreadStateException这是一种运行时异常多次调用 start 被认为是编程错误。
关于线程生命周期的不同状态在 Java 5 以后线程状态被明确定义在其公共内部枚举类型 java.lang.Thread.State 中分别是
新建NEW表示线程被创建出来还没真正启动的状态可以认为它是个 Java 内部状态。
就绪RUNNABLE表示该线程已经在 JVM 中执行当然由于执行需要计算资源它可能是正在运行也可能还在等待系统分配给它 CPU 片段在就绪队列里面排队。
在其他一些分析中会额外区分一种状态 RUNNING但是从 Java API 的角度并不能表示出来。
阻塞BLOCKED这个状态和我们前面两讲介绍的同步非常相关阻塞表示线程在等待 Monitor lock。比如线程试图通过 synchronized 去获取某个锁但是其他线程已经独占了那么当前线程就会处于阻塞状态。
等待WAITING表示正在等待其他线程采取某些操作。一个常见的场景是类似生产者消费者模式发现任务条件尚未满足就让当前消费者线程等待wait另外的生产者线程去准备任务数据然后通过类似 notify 等动作通知消费线程可以继续工作了。Thread.join() 也会令线程进入等待状态。
计时等待TIMED_WAIT其进入条件和等待状态类似但是调用的是存在超时条件的方法比如 wait 或 join 等方法的指定超时版本如下面示例
public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;终止TERMINATED不管是意外退出还是正常执行结束线程已经完成使命终止运行也有人把这个状态叫作死亡。
在第二次调用 start() 方法的时候线程可能处于终止或者其他非 NEW状态但是不论如何都是不可以再次启动的。
考点分析
今天的问题可以算是个常见的面试热身题目前面的给出的典型回答算是对基本状态和简单流转的一个介绍如果觉得还不够直观我在下面分析会对比一个状态图进行介绍。总的来说理解线程对于我们日常开发或者诊断分析都是不可或缺的基础。
面试官可能会以此为契机从各种不同角度考察你对线程的掌握
相对理论一些的面试官可以会问你线程到底是什么以及 Java 底层实现方式。
线程状态的切换以及和锁等并发工具类的互动。
线程编程时容易踩的坑与建议等。
可以看出仅仅是一个线程就有非常多的内容需要掌握。我们选择重点内容开始进入详细分析。
知识扩展
首先我们来整体看一下线程是什么
从操作系统的角度可以简单认为线程是系统调度的最小单元一个进程可以包含多个线程作为任务的真正运作者有自己的栈Stack、寄存器Register、本地存储Thread Local等但是会和进程内其他线程共享文件描述符、虚拟地址空间等。
在具体实现中线程还分为内核线程、用户线程Java 的线程实现其实是与虚拟机相关的。对于我们最熟悉的 Sun/Oracle JDK其线程也经历了一个演进过程基本上在 Java 1.2 之后JDK 已经抛弃了所谓的Green Thread也就是用户调度的线程现在的模型是一对一映射到操作系统内核线程。
如果我们来看 Thread 的源码你会发现其基本操作逻辑大都是以 JNI 形式调用的本地代码。
private native void start0();
private native void setPriority0(int newPriority);
private native void interrupt0();这种实现有利有弊总体上来说Java 语言得益于精细粒度的线程和相关的并发操作其构建高扩展性的大型应用的能力已经毋庸置疑。但是其复杂性也提高了并发编程的门槛近几年的 Go 语言等提供了协程coroutine大大提高了构建并发应用的效率。于此同时Java 也在Loom项目中孕育新的类似轻量级用户线程Fiber等机制也许在不久的将来就可以在新版 JDK 中使用到它。
下面我来分析下线程的基本操作。如何创建线程想必你已经非常熟悉了请看下面的例子
Runnable task () - {System.out.println(Hello World!);};
Thread myThread new Thread(task);
myThread.start();
myThread.join();我们可以直接扩展 Thread 类然后实例化。但在本例中我选取了另外一种方式就是实现一个 Runnable将代码逻放在 Runnable 中然后构建 Thread 并启动start等待结束join。
Runnable 的好处是不会受 Java 不支持类多继承的限制重用代码实现当我们需要重复执行相应逻辑时优点明显。而且也能更好的与现代 Java 并发库中的 Executor 之类框架结合使用比如将上面 start 和 join 的逻辑完全写成下面的结构
Future future Executors.newFixedThreadPool(1)
.submit(task)
.get();这样我们就不用操心线程的创建和管理也能利用 Future 等机制更好地处理执行结果。线程生命周期通常和业务之间没有本质联系混淆实现需求和业务需求就会降低开发的效率。
从线程生命周期的状态开始展开那么在 Java 编程中有哪些因素可能影响线程的状态呢主要有
线程自身的方法除了 start还有多个 join 方法等待线程结束yield 是告诉调度器主动让出 CPU另外就是一些已经被标记为过时的 resume、stop、suspend 之类据我所知在 JDK 最新版本中destory/stop 方法将被直接移除。
基类 Object 提供了一些基础的 wait/notify/notifyAll 方法。如果我们持有某个对象的 Monitor 锁调用 wait 会让当前线程处于等待状态直到其他线程 notify 或者 notifyAll。所以本质上是提供了 Monitor 的获取和释放的能力是基本的线程间通信方式。
并发类库中的工具比如 CountDownLatch.await() 会让当前线程进入等待状态直到 latch 被基数为 0这可以看作是线程间通信的 Signal。
我这里画了一个状态和方法之间的对应图 Thread 和 Object 的方法听起来简单但是实际应用中被证明非常晦涩、易错这也是为什么 Java 后来又引入了并发包。总的来说有了并发包大多数情况下我们已经不再需要去调用 wait/notify 之类的方法了。
前面谈了不少理论下面谈谈线程 API 使用我会侧重于平时工作学习中容易被忽略的一些方面。
先来看看守护线程Daemon Thread有的时候应用中需要一个长期驻留的服务程序但是不希望其影响应用退出就可以将其设置为守护线程如果 JVM 发现只有守护线程存在时将结束进程具体可以参考下面代码段。注意必须在线程启动之前设置。 Thread daemonThread new Thread();
daemonThread.setDaemon(true);
daemonThread.start();再来看看Spurious wakeup。尤其是在多核 CPU 的系统中线程等待存在一种可能就是在没有任何线程广播或者发出信号的情况下线程就被唤醒如果处理不当就可能出现诡异的并发问题所以我们在等待条件过程中建议采用下面模式来书写。 // 推荐
while ( isCondition()) {
waitForAConfition(...);
}// 不推荐可能引入bug
if ( isCondition()) {
waitForAConfition(...);
}
Thread.onSpinWait()这是 Java 9 中引入的特性。我在专栏第 16 讲给你留的思考题中提到“自旋锁”spin-wait, busy-waiting也可以认为其不算是一种锁而是一种针对短期等待的性能优化技术。“onSpinWait()”没有任何行为上的保证而是对 JVM 的一个暗示JVM 可能会利用 CPU 的 pause 指令进一步提高性能性能特别敏感的应用可以关注。
再有就是慎用ThreadLocal这是 Java 提供的一种保存线程私有信息的机制因为其在整个线程生命周期内有效所以可以方便地在一个线程关联的不同业务模块之间传递信息比如事务 ID、Cookie 等上下文相关信息。
它的实现结构可以参考源码数据存储于线程相关的 ThreadLocalMap其内部条目是弱引用如下面片段。 static class ThreadLocalMap {static class Entry extends WeakReferenceThreadLocal? {/** The value associated with this ThreadLocal. */Object value;Entry(ThreadLocal? k, Object v) {super(k);value v;}}// …
}当 Key 为 null 时该条目就变成“废弃条目”相关“value”的回收往往依赖于几个关键点即 set、remove、rehash。
下面是 set 的示例我进行了精简和注释 private void set(ThreadLocal? key, Object value) {Entry[] tab table;int len tab.length;int i key.threadLocalHashCode (len-1);for (Entry e tab[i];; …) {//…if (k null) {
// 替换废弃条目replaceStaleEntry(key, value, i);return;}}tab[i] new Entry(key, value);int sz size;
// 扫描并清理发现的废弃条目并检查容量是否超限if (!cleanSomeSlots(i, sz) sz threshold)rehash();// 清理废弃条目如果仍然超限则扩容加倍
} 具体的清理逻辑是实现在 cleanSomeSlots 和 expungeStaleEntry 之中如果你有兴趣可以自行阅读。
结合专栏第 4 讲介绍的引用类型我们会发现一个特别的地方通常弱引用都会和引用队列配合清理机制使用但是 ThreadLocal 是个例外它并没有这么做。
这意味着废弃项目的回收依赖于显式地触发否则就要等待线程结束进而回收相应 ThreadLocalMap这就是很多 OOM 的来源所以通常都会建议应用一定要自己负责 remove并且不要和线程池配合因为 worker 线程往往是不会退出的。
今天我介绍了线程基础分析了生命周期中的状态和各种方法之间的对应关系这也有助于我们更好地理解 synchronized 和锁的影响并介绍了一些需要注意的操作希望对你有所帮助。
一课一练
关于今天我们讨论的题目你做到心中有数了吗今天我准备了一个有意思的问题写一个最简单的打印 HelloWorld 的程序说说看运行这个应用Java 至少会创建几个线程呢然后思考一下如何明确验证你的结论真实情况很可能令你大跌眼镜哦。
请你在留言区写写你对这个问题的思考我会选出经过认真思考的留言送给你一份学习奖励礼券欢迎你与我一起讨论。
应关系这也有助于我们更好地理解 synchronized 和锁的影响并介绍了一些需要注意的操作希望对你有所帮助。
一课一练
关于今天我们讨论的题目你做到心中有数了吗今天我准备了一个有意思的问题写一个最简单的打印 HelloWorld 的程序说说看运行这个应用Java 至少会创建几个线程呢然后思考一下如何明确验证你的结论真实情况很可能令你大跌眼镜哦。
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你的朋友是不是也在准备面试呢你可以“请朋友读”把今天的题目分享给好友或许你能帮到他。
