Java 线程基础

Java

线程的那些事

线程模型

  • 基于用户线程
    相当于多线程共用一个内核线程，完全应用负责调度
    早期java实现，优点是不消耗内核资源，高并发，缺点是实现复杂

  • 基于内核线程
    内核有多个内核线程(Kernel-Level Thread，KLT)
    内核线程和轻量级进程(Light Weight Process，LWP)一一对应
    这样内核调度器调度内核线程效果上就调度了轻量级进程
    缺点是数量受到内核限制，并且系统调用用户态内核态切换代价高

调度模型

  • 抢占式调度(Preemptive Threads-Scheduling)
    系统控制时间片，线程抢占，时间片长度固定到时间系统就替换，没有阻塞问题
  • 协调式调度(Cooperative Threads-Scheduling)
    线程自身声明执行时间，执行完通知系统切换，优点是没有同步问题比如Lua，缺点是不可控可能长期占用阻塞

线程状态

Thread类内定义了State枚举，一共6种状态

Thread.java
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public enum State {
    //先创建尚未启动
    NEW,
    //运行中或者已就绪等待时间片调度
    RUNNABLE,
    //阻塞，等待进入同步块
    BLOCKED,
    //等待
    WAITING,
    //限时等待
    TIMED_WAITING,
    //终结
    TERMINATED;
}

状态转换

  • 阻塞：等待进入synchronized
  • 等待：wait,join,LockSupport#park及各类显式锁
  • 限时等待：sleep,wait,join,LockSupport#parkNanos,LockSupport#partUntil
  • 唤醒取锁：wait被notify,interrupt等机制唤醒后重新获取锁
  • 等待结束：等待自然结束，LockSupport#unpark

与操作系统状态区别

操作系统状态有初始，可运行(ready)，运行(running)，阻塞，终止

  • 线程没有单独的运行状态，本身时间片时间很短，没必要
  • 阻塞式IO, 线程状态是Runnable
    比如String input = new Scanner(System.in).nextLine();或者Socket socket = serverSocket.accept();
    在操作系统层面是休眠的，但是在java线程层面不是

线程操作

静态方法，作用于当前线程实例

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// 线程进入等待状态一段时间，不释放锁
public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;
// 线程让出CPU避免过度占用，不释放锁。让出后还是运行状态，重新竞争CPU时间片，可能会被再次选中。效果和sleep(0)基本相同。如果底层操作系统不支持，就自旋到时间片结束，实现相似效果
public static native void yield();

实例方法，针对其他线程实例操作

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// 当前线程等待，直到目标线程结束，基于wait-notify，当前线程放锁
public final void join() throws InterruptedException {
    join(0);
}
// 向目标线程设置中断标记
public void interrupt() {
    //...
    interrupt0();
}

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