java併發編程：之守護線程（Daemon）

在Java中有兩類線程：User Thread(用戶線程)、Daemon Thread(守護線程)

用個比較通俗的比喻，任何一個守護線程都是整個JVM中所有非守護線程的保姆：

只要當前JVM實例中尚存在任何一個非守護線程沒有結束，守護線程就全部工作；只有當最後一個非守護線程結束時，守護線程隨着JVM一同結束工作。
Daemon的作用是爲其他線程的運行提供便利服務，守護線程最典型的應用就是 GC (垃圾回收器)，它就是一個很稱職的守護者。

User和Daemon兩者幾乎沒有區別，唯一的不同之處就在於虛擬機的離開：如果 User Thread已經全部退出運行了，只剩下Daemon Thread存在了，虛擬機也就退出了。因爲沒有了被守護者，Daemon也就沒有工作可做了，也就沒有繼續運行程序的必要了。

值得一提的是，守護線程並非只有虛擬機內部提供，用戶在編寫程序時也可以自己設置守護線程。下面的方法就是用來設置守護線程的。

Thread daemonTread = new Thread();  
   
  // 設定 daemonThread 爲 守護線程，default false(非守護線程)  
 daemonThread.setDaemon(true);  
   
 // 驗證當前線程是否爲守護線程，返回 true 則爲守護線程  
 daemonThread.isDaemon();

這裏有幾點需要注意：
(1) thread.setDaemon(true)必須在thread.start()之前設置，否則會拋出一個IllegalThreadStateException異常。你不能把正在運行的常規線程設置爲守護線程。
(2) 在Daemon線程中產生的新線程也是Daemon的。
(3) 不要認爲所有的應用都可以分配給Daemon來進行服務，比如讀寫操作或者計算邏輯。

因爲你不可能知道在所有的User完成之前，Daemon是否已經完成了預期的服務任務。一旦User退出了，可能大量數據還沒有來得及讀入或寫出，計算任務也可能多次運行結果不一樣。這對程序是毀滅性的。造成這個結果理由已經說過了：一旦所有User Thread離開了，虛擬機也就退出運行了。

//完成文件輸出的守護線程任務  
import java.io.*;     
    
class TestRunnable implements Runnable{     
    public void run(){     
               try{     
                  Thread.sleep(1000);//守護線程阻塞1秒後運行     
                  File f=new File("daemon.txt");     
                  FileOutputStream os=new FileOutputStream(f,true);     
                  os.write("daemon".getBytes());     
           }     
               catch(IOException e1){     
          e1.printStackTrace();     
               }     
               catch(InterruptedException e2){     
                  e2.printStackTrace();     
           }     
    }     
}     
public class TestDemo2{     
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException     
    {     
        Runnable tr=new TestRunnable();     
        Thread thread=new Thread(tr);     
                thread.setDaemon(true); //設置守護線程     
        thread.start(); //開始執行分進程     
    }     
}     
//運行結果：文件daemon.txt中沒有"daemon"字符串。

看到了吧，把輸入輸出邏輯包裝進守護線程多麼的可怕，字符串並沒有寫入指定文件。原因也很簡單，直到主線程完成，守護線程仍處於1秒的阻塞狀態。這個時候主線程很快就運行完了，虛擬機退出，Daemon停止服務，輸出操作自然失敗了。

public class Test {  
　　public static void main(String args) {  
　　    Thread t1 = new MyCommon();  
　　    Thread t2 = new Thread(new MyDaemon());  
　　    t2.setDaemon(true); //設置爲守護線程  
　　    t2.start();  
　　    t1.start();  
　　    }  
}  
class MyCommon extends Thread {  
　　public void run() {  
　       for (int i = 0; i < 5; i++) {  
　　            System.out.println("線程1第" + i + "次執行！");  
　　            try {  
　　                Thread.sleep(7);  
　　            } catch (InterruptedException e) {  
　                e.printStackTrace();  
　　              }  
　　        }  
　　 }  
}

class MyDaemon implements Runnable {  
　　public void run() {  
　　    for (long i = 0; i < 9999999L; i++) {  
　　    System.out.println("後臺線程第" + i + "次執行！");  
　　    try {  
　　    Thread.sleep(7);  
　　    } catch (InterruptedException e) {  
　　    e.printStackTrace();  
　　    }  
　　}  
　}  
}

執行結果：

後臺線程第0次執行！
　　線程1第0次執行！ 
　　線程1第1次執行！ 
　　後臺線程第1次執行！ 
　　後臺線程第2次執行！ 
　　線程1第2次執行！ 
　　線程1第3次執行！ 
　　後臺線程第3次執行！ 
　　線程1第4次執行！ 
　　後臺線程第4次執行！ 
　　後臺線程第5次執行！ 
　　後臺線程第6次執行！ 
　　後臺線程第7次執行！ 
　　Process finished with exit code 0

從上面的執行結果可以看出：
　　前臺線程是保證執行完畢的，後臺線程還沒有執行完畢就退出了。

　　實際上：JRE判斷程序是否執行結束的標準是所有的前臺執線程行完畢了，而不管後臺線程的狀態，因此，在使用後臺縣城時候一定要注意這個問題。

example: 垃圾回收線程就是一個經典的守護線程，當我們的程序中不再有任何運行的Thread,程序就不會再產生垃圾，垃圾回收器也就無事可做，所以當垃圾回收線程是JVM上僅剩的線程時，垃圾回收線程會自動離開。它始終在低級別的狀態中運行，用於實時監控和管理系統中的可回收資源。

實際應用例子：

在使用長連接的comet服務端推送技術中，消息推送線程設置爲守護線程，服務於ChatServlet的servlet用戶線程，在servlet的init啓動消息線程，servlet一旦初始化後，一直存在服務器，servlet摧毀後,消息線程自動退出

容器收到一個Servlet請求，調度線程從線程池中選出一個工作者線程,將請求傳遞給該工作者線程，然後由該線程來執行Servlet的 service方法。當這個線程正在執行的時候,容器收到另外一個請求,調度線程同樣從線程池中選出另一個工作者線程來服務新的請求,容器並不關心這個請求是否訪問的是同一個Servlet.當容器同時收到對同一個Servlet的多個請求的時候，那麼這個Servlet的service()方法將在多線程中併發執行。
Servlet容器默認採用單實例多線程的方式來處理請求，這樣減少產生Servlet實例的開銷，提升了對請求的響應時間，對於Tomcat可以在server.xml中通過<Connector>元素設置線程池中線程的數目。

爲什麼要用守護線程？

我們知道靜態變量是ClassLoader級別的，如果Web應用程序停止，這些靜態變量也會從JVM中清除。但是線程則是JVM級別的，如果你在Web 應用中啓動一個線程，這個線程的生命週期並不會和Web應用程序保持同步。也就是說，即使你停止了Web應用，這個線程依舊是活躍的。正是因爲這個很隱晦的問題，所以很多有經驗的開發者不太贊成在Web應用中私自啓動線程。

如果我們手工使用JDK Timer（Quartz的Scheduler），在Web容器啓動時啓動Timer，當Web容器關閉時，除非你手工關閉這個Timer，否則Timer中的任務還會繼續運行！

下面通過一個小例子來演示這個“詭異”的現象，我們通過ServletContextListener在Web容器啓動時創建一個Timer並週期性地運行一個任務：

//代碼清單StartCycleRunTask：容器監聽器  
package com.baobaotao.web;  
import java.util.Date;  
import java.util.Timer;  
import java.util.TimerTask;  
import javax.servlet.ServletContextEvent;  
import javax.servlet.ServletContextListener;  
public class StartCycleRunTask implements ServletContextListener ...{  
    private Timer timer;  
    public void contextDestroyed(ServletContextEvent arg0) ...{  
        // ②該方法在Web容器關閉時執行  
        System.out.println("Web應用程序啓動關閉...");  
    }  
    public void contextInitialized(ServletContextEvent arg0) ...{  
         //②在Web容器啓動時自動執行該方法  
        System.out.println("Web應用程序啓動...");  
        timer = new Timer();//②-1:創建一個Timer，Timer內部自動創建一個背景線程  
        TimerTask task = new SimpleTimerTask();  
        timer.schedule(task, 1000L, 5000L); //②-2:註冊一個5秒鐘運行一次的任務  
    }  
}  
class SimpleTimerTask extends TimerTask ...{//③任務  
    private int count;  
    public void run() ...{  
        System.out.println((++count)+"execute task..."+(new Date()));  
    }  
}

在web.xml中聲明這個Web容器監聽器：<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<web-app>
…
<listener>
<listener-class>com.baobaotao.web.StartCycleRunTask</listener-class>
</listener>
</web-app>

在Tomcat中部署這個Web應用並啓動後，你將看到任務每隔5秒鐘執行一次。
運行一段時間後，登錄Tomcat管理後臺，將對應的Web應用（chapter13）關閉。

轉到Tomcat控制檯，你將看到雖然Web應用已經關閉，但Timer任務還在我行我素地執行如故——舞臺已經拆除，戲子繼續表演：

我們可以通過改變清單StartCycleRunTask的代碼，在contextDestroyed(ServletContextEvent arg0)中添加timer.cancel()代碼，在Web容器關閉後手工停止Timer來結束任務。

Spring爲JDK Timer和Quartz Scheduler所提供的TimerFactoryBean和SchedulerFactoryBean能夠和Spring容器的生命週期關聯，在 Spring容器啓動時啓動調度器，而在Spring容器關閉時，停止調度器。所以在Spring中通過這兩個FactoryBean配置調度器，再從 Spring IoC中獲取調度器引用進行任務調度將不會出現這種Web容器關閉而任務依然運行的問題。而如果你在程序中直接使用Timer或Scheduler，如不進行額外的處理，將會出現這一問題。

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