Java 同時実行におけるスレッドの使用法と基本概念

スレッド定義

スレッドは、軽量プロセス (LWP) とも呼ばれ、プログラム実行フローの最小単位です。 標準スレッドは、スレッド ID、現在の命令ポインター (PC)、レジスターセット、スタックで構成されます。 明示的な調整メカニズムがなければ、スレッドは互いに独立して実行されます。すべてのプログラムには少なくとも 1 つのスレッドがあります。プログラムにスレッドが 1 つしかない場合、それはプログラム自体です。スレッドは、システムによって独立してスケジュールされ、分散されるプロセス内のエンティティであり、プロセスが所有するすべてのリソースを共有する (プロセスのメモリ アドレス空間を共有する) ため、これらのスレッドはすべて同じものにアクセスできます。これには、プロセス間でデータを共有するよりも詳細な実装が必要です。この同期メカニズムがないと、マルチスレッド状況で予期しない結果が発生します。

1 つのスレッドは別のスレッドを作成および破棄でき、同じプロセス内の複数のスレッドは同時に実行できます。スレッド間の相互制約により、スレッドの動作に不連続性が見られます。スレッドには、準備完了、ブロック済み、実行中の 3 つの基本状態もあります。準備完了状態は、スレッドが実行するためのすべての条件を備えており、論理的に実行でき、プロセッサを待機していることを意味します。実行状態は、スレッドがプロセッサを占有し、実行中であることを意味します。イベント (セマフォなど) であり、ロジックは強制できません。

スレッドは、プログラム内の単一の逐次制御プロセスです。プロセス内で比較的独立したスケジュール可能な実行単位。システムが CPU を独立してスケジュールし、割り当てるための基本単位です。実行中のプログラムのスケジューリング単位を指します。複数のスレッドを同時に実行して、1 つのプログラム内で異なるタスクを完了することをマルチスレッドと呼びます。

Java のスレッド

Java プログラムのエントリ ポイントは main メソッドを呼び出すことで実行を開始し、その後はコード ロジックに従って実行されます。実際には、他のスレッドは関与していないようです。 Java プログラムは本質的にマルチスレッド プログラムであり、main という名前のスレッドが他のスレッドとは別に実行されます。

コード (Java 並行プログラミングの技術を参照)

package com.sunld;import java.lang.management.ManagementFactory;import java.lang.management.ThreadInfo;
import java.lang.management.ThreadMXBean;/**
 * @Title: TestMainThread.java
 * @Package com.sunld
 * <p>Description:</p>
 * @author sunld
 * @version V1.0.0 
 * <p>CreateDate:2017年9月28日 下午3:54:19</p>
*/public class TestMainThread {

    public static void main(String[] args) {        // 获取Java线程管理MXBean
        ThreadMXBean threadMXBean = ManagementFactory.getThreadMXBean();        // 不需要获取同步的monitor和synchronizer信息，仅获取线程和线程堆栈信息
        ThreadInfo[] threadInfos = threadMXBean.dumpAllThreads(false, false);        // 遍历线程信息，仅打印线程ID和线程名称信息
        for (ThreadInfo threadInfo : threadInfos) {
            System.out.println("[" + threadInfo.getThreadId() + "] " + 
                    threadInfo.getThreadName());
        }
    }
}

戻り結果

[5] Attach Listener//附加监听
[4] Signal Dispatcher//分发处理发送给JVM信号的线程
[3] Finalizer//调用对象finalize方法的线程
[2] Reference Handler清除Reference的线程
[1] mainmain线程，用户程序入口

スレッドステータス

ソースコード定義

    /**
     * A thread state.  A thread can be in one of the following states:
     * <ul>
     * <li>{@link #NEW}<br>
     *     A thread that has not yet started is in this state.
     *     </li>
     * <li>{@link #RUNNABLE}<br>
     *     A thread executing in the Java virtual machine is in this state.
     *     </li>
     * <li>{@link #BLOCKED}<br>
     *     A thread that is blocked waiting for a monitor lock
     *     is in this state.
     *     </li>
     * <li>{@link #WAITING}<br>
     *     A thread that is waiting indefinitely for another thread to
     *     perform a particular action is in this state.
     *     </li>
     * <li>{@link #TIMED_WAITING}<br>
     *     A thread that is waiting for another thread to perform an action
     *     for up to a specified waiting time is in this state.
     *     </li>
     * <li>{@link #TERMINATED}<br>
     *     A thread that has exited is in this state.
     *     </li>
     * </ul>
     *
     * <p>
     * A thread can be in only one state at a given point in time.
     * These states are virtual machine states which do not reflect
     * any operating system thread states.
     *
     * @since   1.5
     * @see #getState
     */
    public enum State {
        /**
         * Thread state for a thread which has not yet started.
         */
        NEW,

        /**
         * Thread state for a runnable thread.  A thread in the runnable
         * state is executing in the Java virtual machine but it may
         * be waiting for other resources from the operating system
         * such as processor.
         */
        RUNNABLE,

        /**
         * Thread state for a thread blocked waiting for a monitor lock.
         * A thread in the blocked state is waiting for a monitor lock
         * to enter a synchronized block/method or
         * reenter a synchronized block/method after calling
         * {@link Object#wait() Object.wait}.
         */
        BLOCKED,

        /**
         * Thread state for a waiting thread.
         * A thread is in the waiting state due to calling one of the
         * following methods:
         * <ul>
         *   <li>{@link Object#wait() Object.wait} with no timeout</li>
         *   <li>{@link #join() Thread.join} with no timeout</li>
         *   <li>{@link LockSupport#park() LockSupport.park}</li>
         * </ul>
         *
         * <p>A thread in the waiting state is waiting for another thread to
         * perform a particular action.
         *
         * For example, a thread that has called <tt>Object.wait()</tt>
         * on an object is waiting for another thread to call
         * <tt>Object.notify()</tt> or <tt>Object.notifyAll()</tt> on
         * that object. A thread that has called <tt>Thread.join()</tt>
         * is waiting for a specified thread to terminate.
         */
        WAITING,

        /**
         * Thread state for a waiting thread with a specified waiting time.
         * A thread is in the timed waiting state due to calling one of
         * the following methods with a specified positive waiting time:
         * <ul>
         *   <li>{@link #sleep Thread.sleep}</li>
         *   <li>{@link Object#wait(long) Object.wait} with timeout</li>
         *   <li>{@link #join(long) Thread.join} with timeout</li>
         *   <li>{@link LockSupport#parkNanos LockSupport.parkNanos}</li>
         *   <li>{@link LockSupport#parkUntil LockSupport.parkUntil}</li>
         * </ul>
         */
        TIMED_WAITING,

        /**
         * Thread state for a terminated thread.
         * The thread has completed execution.
         */
        TERMINATED;
    }

状態遷移図

状態の説明

準備完了、実行中、および終了ステータスJava マルチスレッド

準備完了状態は実行状態に変換されます: このスレッドがプロセッサ リソースを取得したとき、

実行状態は準備完了状態に変換されました: このスレッドが積極的に yield() メソッドを呼び出したとき、または動作中にプロセッサ リソースを失ったとき。

実行状態は、このスレッドの実行本体が実行を完了するか例外が発生したときに、停止状態に変換されます。
ここで特別な注意が必要なのは、スレッドの yield() メソッドが呼び出されると、スレッドは実行状態から準備完了状態に移行しますが、準備完了状態のどのスレッドが CPU によって次にスケジュールされるかは、ある程度の影響を受けます。スレッド A が yield() メソッドを呼び出した後も、CPU はスレッド A をスケジュールします。

実際のビジネス ニーズにより、特定の時間に特定のスレッドの実行を終了し、停止状態にすることが必要になることがよくあります。現在、最も一般的な方法は、条件が満たされたときにスレッドの実行本体を高速に実行する方法です (

run メソッドが実行されなくなりました)。安全に実行する方法を次の記事で紹介します。スレッドを終了します。 。

状態分析 – jvisualvm

コードリファレンス (Java 並行プログラミングの技術)

package com.sunld;

import java.util.concurrent.TimeUnit;/**
 * @Title: TestThreadState.java
 * @Package com.sunld
 * <p>Description:</p>
 * @author sunld
 * @version V1.0.0 
 * <p>CreateDate:2017年9月28日 下午5:14:27</p>
*/public class TestThreadState {
    public static void main(String[] args) {        
    new Thread(new TimeWaiting (), "TimeWaitingThread").start();        
    new Thread(new Waiting(), "WaitingThread").start();        // 使用两个Blocked线程，一个获取锁成功，另一个被阻塞
        new Thread(new Blocked(), "BlockedThread-1").start();        
        new Thread(new Blocked(), "BlockedThread-2").start();
    }    //该线程不断地进行睡眠
    static class TimeWaiting implements Runnable{
        @Override        
        public void run() {
            SleepUtils.second(100);
        }
    }    //该线程在Waiting.class实例上等待
    static class Waiting implements Runnable{

        @Override        
        public void run() {            
        while (true) {
                synchronized (Waiting.class) {                    
                try {
                        Waiting.class.wait();
                    }catch(InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }

    }    //该线程在Blocked.class实例上加锁后，不会释放该锁
    static class Blocked implements Runnable {

        @Override        public void run() {
            synchronized (Blocked.class) {                
            while (true) {
                    SleepUtils.second(100);
                }
            }
        }
    }
}class SleepUtils{
    public static final void second(long seconds) {        
    try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(seconds);
        }catch(InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

ダンプ結果

2017-09-28 17:26:47Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.112-b15 mixed mode):

//BlockedThread-2线程获取到了Blocked.class的锁"BlockedThread-2" #13 prio=5 os_prio=0 tid=0x000000001f268000 nid=0x3754 waiting on condition [0x000000002009f000]
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping)

//BlockedThread-1线程阻塞在获取Blocked.class示例的锁上"BlockedThread-1" #12 prio=5 os_prio=0 tid=0x000000001f266800 nid=0x89c waiting for monitor entry [0x000000001ff9f000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)

//WaitingThread线程在Waiting实例上等待"WaitingThread" #11 prio=5 os_prio=0 tid=0x000000001f260800 nid=0x4d08 in Object.wait() [0x000000001fe9f000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)

//TimeWaitingThread线程处于超时等待"TimeWaitingThread" #10 prio=5 os_prio=0 tid=0x000000001f25f000 nid=0x42ac waiting on condition [0x000000001fd9e000]
   java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (sleeping)

以上がJava 同時実行におけるスレッドの使用法と基本概念の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。