Java并发编程示例(二):获取和设置线程信息

Thread类包含几个属性,这些属性所表示的信息能帮助我们识别线程、观察其状态、控制其优先级等。这些线程包括如下几种:

ID: 该属性表示每个线程的唯一标识;
Name: 该属性存储每个线程的名称;
Priority: 该属性存储每个Thread对象的优先级。线程优先级分1到10十个级别,1表示最低优先级,10表示最高优先级。并不推荐修改线程的优先级,但是如果确实有这方面的需求,也可以尝试一下。
Status: 该属性存储线程的状态。线程共有六种不同的状态:新建(new)、运行(runnable)、阻塞(blocked)、等待(waiting)、限时等待(time waiting)或者终止(terminated)。线程的状态必定是其中一种。

在本小节,我们将开发一个程序,程序中新建十个线程,并且设定每个线程的名称和优先级。然后执行线程,观察线程的状态信息,直到线程执行结束。再说明一点,这些线程还是计算一个数的乘法表。

知其然

按照下面所示步骤,来实现该示例:

1.创建一个名为 Calculator的类,实现Runnable接口。代码如下:

复制代码 代码如下:

public class Calculator implements Runnable {

2.声明一个私有的整形属性,名称为number,实现该类的构造函数来初始化刚刚声明的属性。代码如下:

复制代码 代码如下:

private int number;

public Calculator(int number) {
    this.number = number;
}

3.实现run()方法,该方法是我们创建的线程执行时运行的程序(instruction),故而该方法用于计算乘法表。具体代码如下:

复制代码 代码如下:

@Override
public void run() {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        System.out.printf("%s: %d * %d = %d\n",
                Thread.currentThread().getName(),
                number, i, i * number);
    }
}

4.现在,我们来实现示例应用的主类(main class)。创建名为Main的类,在该类中添加main方法。代码如下:

复制代码 代码如下:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

5.创建两个包含十个元素数组,一个是Thread类型的,一个是Thread.State类型,然后全部初始化。这两个数组,一个用于存储我们将以执行的线程,另外一个存储这些线程的状态。代码如下:

复制代码 代码如下:

Thread[] threads = new Thread[10];
Thread.State[] status = new Thread.State[threads.length];

6.创建十个Calculator对象,并且使用不同的数来初始化每个对象。使用这些Calculator对象创建十个Thread对象,存储到上面的创建数组中。同时,设置这些线程的优先级,五个设置成最高优先级;五个设置成最低优先级。代码如下:

复制代码 代码如下:

for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
    threads[i] = new Thread(new Calculator(i));
    if ((i % 2) == 0) {
        threads[i].setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
    } else {
        threads[i].setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
    }
    threads[i].setName("Thread-" + i);
}

7.创建一个PrintWriter对象,用于将线程状态的变换记录到文件中。代码如下:

复制代码 代码如下:

try (FileWriter file = new FileWriter("D:\\thread.log");
     PrintWriter pw = new PrintWriter(file)) {

这里使用了Java7的语法,所以请将JDK升级到第七版,把编译工具设置成Java7。否则会报语法错误。

8.将所有线程的状态写到文件中。现在,现在的状态应该是新建(NEW)。代码如下:

复制代码 代码如下:

for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
    Thread thread = threads[i];
    pw.println("Main: Status of Thread " + i +
            " : " + threads[i].getState());
    status[i] = threads[i].getState();
}

9.启动所有线程。代码入下:

复制代码 代码如下:

for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
    threads[i].start();
}

10.另外一方面,我们一直监控线程,直到线程执行结束。如果我们检测到线程的状态有所改变,则立即将线程状态写入到文件中。代码如下:

复制代码 代码如下:

boolean finish = false;

while (!finish) {
    for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
        if (threads[i].getState() != status[i]) {
            writeThreadInfo(pw, threads[i], status[i]);
            status[i] = threads[i].getState();
        }
    }
    finish = true;
    for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
        finish = finish
                && (threads[i].getState() == Thread.State.TERMINATED);
    }
}

11.实现writeThreadInfo方法,该方法将线程的ID、名称、优先级、旧的状态、新的状态写入到文件中。代码如下:

复制代码 代码如下:

/**
 * 将一个线程的状态输出到一个文件中。
 *
 * @param pw     PrintWriter对象
 * @param thread 需要输出状态的线程对象
 * @param state  线程的旧状态
 */
private static void writeThreadInfo(PrintWriter pw,
                                  Thread thread, Thread.State state) {
    pw.printf("Main : Id %d = %s\n", thread.getId(), thread.getName());
    pw.printf("Main : Priority: %d\n", thread.getPriority());
    pw.printf("Main : Old State: %s\n", state);
    pw.printf("Main : New State: %s\n", thread.getState());
    pw.printf("Main : ********************************\n");
}

12.运行该示例,然后打开thread.log文件,查看所有线程的演化过程。

知其所以然

下面是thread.log文件的内容片段。从文件内容可以看出,高优先级的线程大致比低优先级的线程较早完成执行。另外,也可以看到每个线程的状态演化过程。

复制代码 代码如下:

Main : ********************************
Main : Id 11 = Thread-2
Main : Priority: 10
Main : Old State: BLOCKED
Main : New State: TERMINATED
Main : ********************************
Main : Id 13 = Thread-4
Main : Priority: 10
Main : Old State: BLOCKED
Main : New State: TERMINATED
Main : ********************************
Main : Id 14 = Thread-5
Main : Priority: 1
Main : Old State: BLOCKED
Main : New State: TERMINATED
Main : ********************************

下面是控制台的输出片段。输出的是每个线程计算的乘法表,以及所有的线程计算过程。同时,从这里可以更细粒度地看到每个线程的演化过程。

复制代码 代码如下:

Thread-8: 8 * 2 = 16
Thread-8: 8 * 3 = 24
Thread-8: 8 * 4 = 32
Thread-6: 6 * 0 = 0
Thread-6: 6 * 1 = 6
Thread-6: 6 * 2 = 12
Thread-6: 6 * 3 = 18
Thread-6: 6 * 4 = 24
Thread-6: 6 * 5 = 30
Thread-6: 6 * 6 = 36
Thread-6: 6 * 7 = 42
Thread-6: 6 * 8 = 48
Thread-6: 6 * 9 = 54
Thread-5: 5 * 0 = 0
Thread-5: 5 * 1 = 5
Thread-5: 5 * 2 = 10
Thread-5: 5 * 3 = 15
Thread-5: 5 * 4 = 20

Thread类有可以存储线程信息所需的所有属性。Java虚拟机使用线程优先级来每个时刻调度一个线程来使用CPU,并且根据线程的情况来设置其每个线程的状态。

如果没有设置线程的名称,Java虚拟机会使用这种格式来时分配一个名称,Thread-XX,其中XX是一个数字。我们不能修改线程的ID以及线程的状态。Thread类也没有实现setId()和setStatus()方法,以允许做出这些修改。

永无止境

在本节,我们学习了如何使用Thread对象来访问线程信息。其实,Runnable的实现类也运行我们访问这些信息。Thread类的静态方法currentThread()可以获取正在执行的Runnable实现类的对象,进而访问线程的信息。

需要注意的是,如果尝试设置1到10以外的优先级,setPriority()会抛出名为IllegalArgumentException的异常,

拿来主义

本文是从 《Java 7 Concurrency Cookbook》 (D瓜哥窃译为 《Java7并发示例集》 )翻译而来,仅作为学习资料使用。没有授权,不得用于任何商业行为。

小有所成

Calculator类的完整代码

复制代码 代码如下:

package com.diguage.books.concurrencycookbook.chapter1.recipe2;

/**
 * Date: 2013-09-13
 * Time: 19:49
 */
public class Calculator implements Runnable {
    private int number;

public Calculator(int number) {
        this.number = number;
    }

@Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.printf("%s: %d * %d = %d\n",
                    Thread.currentThread().getName(),
                    number, i, i * number);
        }
    }
}

Main类的完整代码

复制代码 代码如下:

package com.diguage.books.concurrencycookbook.chapter1.recipe2;

import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;

/**
 * Date: 2013-09-13
 * Time: 19:51
 */
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Thread[] threads = new Thread[10];
        Thread.State[] status = new Thread.State[threads.length];

for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
            threads[i] = new Thread(new Calculator(i));
            if ((i % 2) == 0) {
                threads[i].setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
            } else {
                threads[i].setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
            }
            threads[i].setName("Thread-" + i);
        }

try (FileWriter file = new FileWriter("D:\\thread.log");
             PrintWriter pw = new PrintWriter(file)) {
            for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
                Thread thread = threads[i];
                pw.println("Main: Status of Thread " + i +
                        " : " + threads[i].getState());
                status[i] = threads[i].getState();
            }

for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
                threads[i].start();
            }

boolean finish = false;

while (!finish) {
                for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
                    if (threads[i].getState() != status[i]) {
                        writeThreadInfo(pw, threads[i], status[i]);
                        status[i] = threads[i].getState();
                    }
                }
                finish = true;
                for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
                    finish = finish
                            && (threads[i].getState() == Thread.State.TERMINATED);
                }
            }

} catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

/**
     * 将一个线程的状态输出到一个文件中。
     *
     * @param pw     PrintWriter对象
     * @param thread 需要输出状态的线程对象
     * @param state  线程的旧状态
     */
    private static void writeThreadInfo(PrintWriter pw,
                                      Thread thread, Thread.State state) {
        pw.printf("Main : Id %d = %s\n",
                    thread.getId(), thread.getName());
        pw.printf("Main : Priority: %d\n", thread.getPriority());
        pw.printf("Main : Old State: %s\n", state);
        pw.printf("Main : New State: %s\n", thread.getState());
        pw.printf("Main : ********************************\n");
    }
}

时间: 2014-12-03

Java并发编程示例(六):等待线程执行终止

在某些场景下,我们必须等待线程执行完成才能进行下一步工作.例如,某些程序在开始执行之前,需要先初始化一些资源.这时,我们可以启动一个线程专门来做初始化任务,等到线程任务完成后,再去执行其他部分. 为此,Thread类为我们提供了join()方法.当我们使用线程对象调用此方法时,正在掉调用的线程对象将被推迟到被调用对象执行完成后再开始执行. 在本节,示例程序演示等待初始化方法完成后,再去执行其他任务. 知其然 按照下面所示步骤,完成示例程序. 1.创建一个名为DataSourcesLoader的类

Java并发编程示例(九):本地线程变量的使用

共享数据是并发程序最关键的特性之一.对于无论是继承Thread类的对象,还是实现Runnable接口的对象,这都是一个非常周重要的方面. 如果创建了一个实现Runnable接口的类的对象,并使用该对象启动了一系列的线程,则所有这些线程共享相同的属性.换句话说,如果一个线程修改了一个属性,则其余所有线程都会受此改变的影响. 有时,我们更希望能在线程内单独使用,而不和其他使用同一对象启动的线程共享.Java并发接口提供了一种很清晰的机制来满足此需求,该机制称为本地线程变量.该机制的性能也非常可观.

Java并发编程示例(五):线程休眠与恢复

有时,我们需要在指定的时间点中断正在执行的线程.比如,每分钟检查一次传感器状态的线程,其余时间,线程不需要做任何事情.在此期间,线程不需要使用计算机的任何资源.过了这段时间之后,并且当Java虚拟机调度了该线程,则该线程继续执行.为此,你可以使用Thread类的sleeep()方法.该方法以休眠的方式来推迟线程的执行,而且整数类型的参数则指明休眠的毫秒数.当调用sleep()方法,休眠时间结束后,Java虚拟机分配给线程CPU运行时间,线程就会继续执行. 另一种是用sleep()方法的方式是通过

Java并发编程示例(一):线程的创建和执行

开门见山 在IT圈里,每当我们谈论并发时,必定会说起在一台计算机上同时运行的一系列线程.如果这台电脑上有多个处理器或者是一个多核处理器,那么这时是实实在在的"同时运行":但是,如果计算机只有一个单核处理器,那么这时的"同时运行"只是表象而已. 所有的现代操作系统全部支持任务的并发执行.你可以边听音乐,边上网看新闻,还不耽误首发电子邮件.我们可以说,这种并发是 进程级并发 .在进程内部,我也可以看到有许许多多的并发任务.我们把运行在一个进程里面的并发任务称 线程. 和

Java并发编程之显式锁机制详解

我们之前介绍过synchronized关键字实现程序的原子性操作,它的内部也是一种加锁和解锁机制,是一种声明式的编程方式,我们只需要对方法或者代码块进行声明,Java内部帮我们在调用方法之前和结束时加锁和解锁.而我们本篇将要介绍的显式锁是一种手动式的实现方式,程序员控制锁的具体实现,虽然现在越来越趋向于使用synchronized直接实现原子操作,但是了解了Lock接口的具体实现机制将有助于我们对synchronized的使用.本文主要涉及以下一些内容: 接口Lock的基本组成成员 可重入锁Re

Java并发编程之显示锁ReentrantLock和ReadWriteLock读写锁

在Java5.0之前,只有synchronized(内置锁)和volatile. Java5.0后引入了显示锁ReentrantLock. ReentrantLock概况 ReentrantLock是可重入的锁,它不同于内置锁, 它在每次使用都需要显示的加锁和解锁, 而且提供了更高级的特性:公平锁, 定时锁, 有条件锁, 可轮询锁, 可中断锁. 可以有效避免死锁的活跃性问题.ReentrantLock实现了 Lock接口: 复制代码 代码如下: public interface Lock {  

深入探究Java多线程并发编程的要点

关键字synchronized synchronized关键可以修饰函数.函数内语句.无论它加上方法还是对象上,它取得的锁都是对象,而不是把一段代码或是函数当作锁. 1,当两个并发线程访问同一个对象object中的这个synchronized(this)同步代码块时,一段时间只能有一个线程得到执行,而另一个线程只有等当前线程执行完以后才能执行这块代码. 2,当一个线程访问object中的一个synchronized(this)同步代码块时,其它线程仍可以访问这个object中是其它非synchr

Java并发编程示例(十):线程组

对线程分组是Java并发API提供的一个有趣功能.我们可以将一组线程看成一个独立单元,并且可以随意操纵线程组中的线程对象.比如,可以控制一组线程来运行同样的任务,无需关心有多少线程还在运行,还可以使用一次中断调用中断所有线程的执行. Java提供了ThreadGroup类来控制一个线程组.一个线程组可以通过线程对象来创建,也可以由其他线程组来创建,生成一个树形结构的线程. 根据<Effective Java>的说明,不再建议使用ThreadGroup.建议使用Executor. --D瓜哥特此

Java并发编程之栅栏(CyclicBarrier)实例介绍

栅栏类似闭锁,但是它们是有区别的. 1.闭锁用来等待事件,而栅栏用于等待其他线程.什么意思呢?就是说闭锁用来等待的事件就是countDown事件,只有该countDown事件执行后所有之前在等待的线程才有可能继续执行;而栅栏没有类似countDown事件控制线程的执行,只有线程的await方法能控制等待的线程执行. 2.CyclicBarrier强调的是n个线程,大家相互等待,只要有一个没完成,所有人都得等着. 场景分析:10个人去春游,规定达到一个地点后才能继续前行.代码如下 复制代码 代码如

Java并发编程示例(七):守护线程的创建和运行

Java有一种特殊线程,守护线程,这种线程优先级特别低,只有在同一程序中的其他线程不执行时才会执行. 由于守护线程拥有这些特性,所以,一般用为为程序中的普通线程(也称为用户线程)提供服务.它们一般会有一个无限循环,或用于等待请求服务,或用于执行任务等.它们不可以做任何重要的工作,因为我们不确定他们什么时才能分配到CPU运行时间,而且当没有其他线程执行时,它们就会自动终止.这类线程的一个典型应用就是Java的垃圾回收. 在本节示例中,我们将创建两个线程,一个是普通线程,向队列中写入事件:另外一个是

java并发编程专题(二)----如何创建并运行java线程

实现线程的两种方式 上一节我们了解了关于线程的一些基本知识,下面我们正式进入多线程的实现环节.实现线程常用的有两种方式,一种是继承Thread类,一种是实现Runnable接口.当然还有第三种方式,那就是通过线程池来生成线程,后面我们还会学习,一步一个脚印打好基础. Runnable接口: public interface Runnable { public abstract void run(); } Thread类: public class Thread implements Runnab

Java并发编程示例(三):线程中断

一个多线程的Java程序,直到所有线程执行完成,整个程序才会退出.(需要注意的是,是所有非后台线程(non-daemon thread)执行完成:如果一个线程执行了System.exit()方法,程序也会退出.)有时,你想中止一个线程的执行,例如你想退出程序,或者你想取消一个正在执行的任务等. Java提供了中断机制,可以让我们显式地中断我们想中止执行的线程.中断机制的一个特征就是我们可以检查线程是否已经被中断,进而决定是否响应中止请求.线程也可以忽略中止请求,继续执行. 在本节,我们所开发的示

Java并发编程示例(四):可控的线程中断

在上一节"线程中断"中,我们讲解了如何中断一个正在执行的线程以及为了中断线程,我们必须对Thread动点什么手脚.一般情况下,我们可以使用上一节介绍的中断机制.但是,如果线程实现了一个分配到多个方法中的复杂算法,或者方法调用中有一个递归调用,我们应该使用更好的方式来控制线程的中断.为此,Java提供了InterruptedException异常.当检测到中断请求时,可以抛出此异常,并且在run()方法中捕获. 在本节,我们将使用一个线程查找指定目录及其子目录下文件来演示通过使用Inte