線程休眠和中斷

　　我們知道了在編程過程中創(chuàng)建線程，并啟動(dòng)以后，線程會(huì)交由操作系統(tǒng)來管理調(diào)度執(zhí)行一個(gè)我們指定的計(jì)算任務(wù)。

　　如果沒有其它異常情況出現(xiàn)的話，它會(huì)持續(xù)運(yùn)行直到我們實(shí)現(xiàn)的run()方法執(zhí)行完畢為止。

　　那么我們通常在什么情況下需要?jiǎng)?chuàng)建單獨(dú)的線程呢？一般是在我們的程序需要執(zhí)行一個(gè)比較耗時(shí)的任務(wù)，或者需要一個(gè)程序不斷的重復(fù)執(zhí)行某種動(dòng)作，這些基本上都屬于我們程序的后臺(tái)來負(fù)責(zé)處理的問題，比如檢查某種狀態(tài)或者動(dòng)作，而不影響其它任務(wù)的執(zhí)行時(shí)，需要?jiǎng)?chuàng)建單獨(dú)的線程來操作。

　　耗時(shí)較長的工作比如需要掃描某個(gè)特定的目錄結(jié)構(gòu)中所有文件，到數(shù)據(jù)庫中查詢一個(gè)大容量的數(shù)據(jù)表等。

　　需要持續(xù)的周期性間隔的查看某個(gè)狀態(tài)和結(jié)果的任務(wù)，雖然我們可以直接在借助while循環(huán)來執(zhí)行，但是如此會(huì)浪費(fèi)太多的CPU時(shí)間，因?yàn)槲覀兊腃PU會(huì)一次又一次的被切換占用來執(zhí)行它。這時(shí)我們需要讓監(jiān)控循環(huán)能夠等待一定時(shí)間間隔再檢查，從而減少CPU無效時(shí)間的占用。

　　對(duì)于此類用例，更好的方法是讓執(zhí)行監(jiān)控任務(wù)的線程能夠暫停執(zhí)行特定間隔，再次期間CPU可以去處理其它計(jì)算任務(wù)。

　　這種情況我們可以調(diào)用類java.lang.Thread的sleep()方法來實(shí)現(xiàn)，如下例所示:

　　調(diào)用sleep()使當(dāng)前線程進(jìn)入睡眠狀態(tài)，而不消耗任何處理時(shí)間。

　　該方法被調(diào)用意味著當(dāng)前線程從活動(dòng)線程列表中刪除自己,調(diào)度程序在下一次執(zhí)行時(shí)不會(huì)調(diào)度它直到指定的毫秒數(shù)過后才會(huì)再次調(diào)度它執(zhí)行。

　　這里需要注意的是我們傳遞給sleep()方法的時(shí)間只能是作為調(diào)度程序的一個(gè)指示，實(shí)際的執(zhí)行不一定會(huì)絕對(duì)準(zhǔn)確的按照指定的時(shí)間進(jìn)行。

　　主要是因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)在執(zhí)行調(diào)度時(shí)，實(shí)際執(zhí)行時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)線程提前或延遲幾納秒或幾毫秒返回的情況。

　　因此，我們不建議將sleep()方法用于對(duì)時(shí)間精度有比較高要求的實(shí)時(shí)調(diào)度上。但是對(duì)于大多數(shù)情況來說，在這種納秒或毫秒級(jí)別達(dá)到的精度已經(jīng)足夠了。

　　線程的中斷現(xiàn)象

　　因?yàn)橹袛嗍遣僮飨到y(tǒng)調(diào)度CPU任務(wù)執(zhí)行的一個(gè)重要機(jī)制，是線程交互的一個(gè)非常基本的特性，可以理解為一個(gè)線程向另一個(gè)線程發(fā)送的簡單中斷消息。

　　我們知道中斷機(jī)制是通過中斷異常來提供處理入口的。

　　所以，當(dāng)我們在一個(gè)線程上調(diào)用sleep()方法使其處于睡眠狀態(tài)時(shí)，它可能會(huì)被中斷，表現(xiàn)為拋出InterruptedException異常。

　　在上面的代碼示例中，您可能已經(jīng)注意到sleep()可能拋出InterruptedException。

　　而關(guān)聯(lián)線程可以通過調(diào)用Thread.interrupted()方法來檢查自己是否被中斷了。

　　或者當(dāng)它將時(shí)間花費(fèi)在sleep()這樣的方法中時(shí)就是隱式的中斷，也會(huì)在中斷時(shí)拋出異常。

　　讓我們用下面的代碼例子來仔細(xì)看看中斷:

　　簡單分析一下上面的示例代碼，我們在main方法中，首先啟動(dòng)一個(gè)新線程myThread，如果不中斷它，它將休眠很長時(shí)間(大約290年)。

　　這當(dāng)然不能這樣下去，所以為了能提前完成程序執(zhí)行，myThread線程通過在main方法中調(diào)用它的實(shí)例方法interrupt()來執(zhí)行中斷。

　　由于myThread線程從開始執(zhí)行就處在sleep()調(diào)用中，調(diào)用interrupt()方法結(jié)果導(dǎo)致InterruptedException異常發(fā)生，被catch捕獲，從而在控制臺(tái)上打印為“myThread線程被異常中斷!”

　　然后繼續(xù)執(zhí)行while循環(huán)檢查該線程是否被中斷，如果沒有就執(zhí)行空循環(huán)，如果被中斷就繼續(xù)執(zhí)行完該線程任務(wù)，即執(zhí)行打印“myThread線程被第二次中斷”。

　　我們在主線程中多次執(zhí)行sleep()方法是給予子線程執(zhí)行機(jī)會(huì)。

　　在記錄了異常之后，線程會(huì)忙著等待，直到設(shè)置了線程上的中斷標(biāo)志。

　　這也是通過調(diào)用線程實(shí)例變量上的interrupt()從主線程設(shè)置的。

　　總的來說，我們看到控制臺(tái)的輸出如下:

　　從輸出中可以看到，調(diào)度程序在再次啟動(dòng)myThread之前已經(jīng)執(zhí)行了主線程。

　　因此，myThread在主線程開始休眠后打印出異常的接收。

　　其實(shí)，在使用多個(gè)線程編程時(shí)，通常我們會(huì)發(fā)現(xiàn)線程的日志輸出在某種程度上難以預(yù)測，因?yàn)楹茈y計(jì)算接下來執(zhí)行哪個(gè)線程。

　　當(dāng)我們必須處理更多的線程時(shí)，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)而這些線程的暫停并沒有像上面的示例中那樣符合預(yù)期，常常情況會(huì)變得很糟。

　　在這些情況下，整個(gè)程序得到某種內(nèi)部動(dòng)態(tài)，這使得并發(fā)編程成為一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

　　join線程

　　前面我們看到的，在線程執(zhí)行過程中，我們可以讓線程休眠，直到它被另一個(gè)線程喚醒。這能夠充分的利用CPU的處理時(shí)間。

　　由于在大量線程同時(shí)執(zhí)行時(shí)，線程的暫停已經(jīng)無法準(zhǔn)確的調(diào)度線程執(zhí)行，所以迫切需要線程的另一個(gè)重要特性就是線程能夠等待另一個(gè)線程的終止。

　　也就是說將線程按照某種先后順序排列起來中。

　　這里假設(shè)我們必須實(shí)現(xiàn)某種數(shù)字處理操作，該操作可以劃分為多個(gè)并行運(yùn)行的線程。

　　啟動(dòng)所謂工作線程的主線程必須等待，直到所有子線程都終止。

　　在我們的主方法中，我們創(chuàng)建了一個(gè)由5個(gè)線程組成的數(shù)組，這些線程都是一個(gè)接一個(gè)地啟動(dòng)的。

　　我們先看一下在不使用join()方法的執(zhí)行情況:

　　我們可以看到，主線程率先執(zhí)行完成，然后才是各個(gè)子線程依次完成。

　　而當(dāng)我們增加Join調(diào)用時(shí)：

　　一旦啟動(dòng)它們，我們就在主線程中等待它們的終止。線程本身通過計(jì)算一個(gè)接一個(gè)的隨機(jī)數(shù)來模擬一些數(shù)字處理。

　　一旦完成，就打印出“線程結(jié)束!”。最后主線程承認(rèn)所有子線程的終止:

　　我們將觀察到，“完成”消息的順序因執(zhí)行而異。如果多次執(zhí)行該程序，我們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)最先完成的線程并不總是相同的。但是，最后一條語句始終是等待它的子線程的主線程。

　　觀察上面兩次執(zhí)行結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)join()的作用就是讓主線程等待子線程的執(zhí)行，而不是采用使主線程休眠的方式。

　　這種處理主要用在在某些情況下，我們將不得不等待線程的結(jié)束。例如，我們可能有一個(gè)程序，它將開始初始化它需要的資源，然后再執(zhí)行其余的執(zhí)行。我們可以用多個(gè)獨(dú)立線程的形式運(yùn)行初始化任務(wù)，并等待這些初始化線程執(zhí)行完成后再開始繼續(xù)執(zhí)行程序的其余部分。

　　為此，我們可以使用Thread類的join()方法。當(dāng)我們使用Thread對(duì)象調(diào)用此方法時(shí)，它將暫停調(diào)用線程的執(zhí)行，直到被調(diào)用的對(duì)象完成執(zhí)行。

　　總結(jié)

　　對(duì)于線程的調(diào)度管理，始終是并發(fā)編程中最重要的課題，通過上面的說明我們一定要記住，sleep()雖然能夠讓線程休眠，但是我們提供的休眠時(shí)間參數(shù)只是個(gè)參考值，并不能精確的被采用，而join()方法，主要用于讓父線程等待子線程結(jié)束之后才能繼續(xù)運(yùn)行。