Java 并發(fā)編程 002 | 深入理解Thread類

概述

線程的狀態(tài)

Java 中線程中狀態(tài)可分為五種：New（新建狀態(tài)）鲤看，Runnable（就緒狀態(tài)），Running（運(yùn)行狀態(tài)）耍群，Blocked（阻塞狀態(tài)）义桂，Dead（死亡狀態(tài)）

New：新建狀態(tài)找筝，當(dāng)線程創(chuàng)建完成時(shí)為新建狀態(tài)，即new Thread(...)慷吊，還沒(méi)有調(diào)用start方法時(shí)袖裕，線程處于新建狀態(tài)。
Runnable：就緒狀態(tài)溉瓶，當(dāng)調(diào)用線程的的start方法后急鳄，線程進(jìn)入就緒狀態(tài)，等待CPU資源堰酿。處于就緒狀態(tài)的線程由Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的線程調(diào)度程序(thread scheduler)來(lái)調(diào)度疾宏。
Running：運(yùn)行狀態(tài)，就緒狀態(tài)的線程獲取到CPU執(zhí)行權(quán)以后進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)触创，開(kāi)始執(zhí)行run方法坎藐。
Blocked：阻塞狀態(tài)，線程沒(méi)有執(zhí)行完哼绑，由于某種原因（如岩馍，I/O操作等）讓出CPU執(zhí)行權(quán)，自身進(jìn)入阻塞狀態(tài)抖韩。
Dead：死亡狀態(tài)蛀恩，線程執(zhí)行完成或者執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)異常，線程就會(huì)進(jìn)入死亡狀態(tài)茂浮。

這五種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下圖所示

image

Java中是如何實(shí)現(xiàn)這幾種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換的

通過(guò) wait/notify/notifyAll 方法的使用

這三個(gè)方法都是在 Object 對(duì)象中定義的双谆，這里不做講解，具體可看深入理解Object類的 wait 和 notify 這篇文章

通過(guò) sleep/yield/join 方法的使用

這三個(gè)方法都是在 Thread 對(duì)象中定義的励稳，本篇詳細(xì)講解

Thread類中常用的方法

start方法

start()用來(lái)啟動(dòng)一個(gè)線程佃乘，當(dāng)調(diào)用start方法后囱井，系統(tǒng)才會(huì)開(kāi)啟一個(gè)新的線程來(lái)執(zhí)行用戶定義的子任務(wù)驹尼，在這個(gè)過(guò)程中，會(huì)為相應(yīng)的線程分配需要的資源

run方法

run()方法是不需要用戶來(lái)調(diào)用的庞呕，當(dāng)通過(guò)start方法啟動(dòng)一個(gè)線程之后新翎，當(dāng)線程獲得了CPU執(zhí)行時(shí)間，便進(jìn)入run方法體去執(zhí)行具體的任務(wù)住练。注意地啰，繼承Thread類必須重寫run方法，在run方法中定義具體要執(zhí)行的任務(wù)

sleep方法

sleep相當(dāng)于讓線程睡眠讲逛，交出CPU亏吝，讓CPU去執(zhí)行其他的任務(wù)。

但是有一點(diǎn)要非常注意盏混，sleep方法不會(huì)釋放鎖蔚鸥，也就是說(shuō)如果當(dāng)前線程持有對(duì)某個(gè)對(duì)象的鎖惜论，則即使調(diào)用sleep方法，其他線程也無(wú)法訪問(wèn)這個(gè)對(duì)象止喷。

注意馆类，如果調(diào)用了sleep方法，必須捕獲InterruptedException異车或者將該異常向上層拋出乾巧。當(dāng)線程睡眠時(shí)間滿后，不一定會(huì)立即得到執(zhí)行预愤，因?yàn)榇藭r(shí)可能CPU正在執(zhí)行其他的任務(wù)沟于。所以說(shuō)調(diào)用sleep方法相當(dāng)于讓線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)。

yield方法

調(diào)用yield方法會(huì)讓當(dāng)前線程交出CPU權(quán)限植康，讓CPU去執(zhí)行其他的線程社裆。它跟sleep方法類似，同樣不會(huì)釋放鎖向图。但是yield不能控制具體的交出CPU的時(shí)間泳秀，另外，yield方法只能讓擁有相同優(yōu)先級(jí)的線程有獲取CPU執(zhí)行時(shí)間的機(jī)會(huì)榄攀。

注意嗜傅，調(diào)用yield方法并不會(huì)讓線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，而是讓線程重回就緒狀態(tài)檩赢，它只需要等待重新獲取CPU執(zhí)行時(shí)間吕嘀，這一點(diǎn)是和sleep方法不一樣的。

join方法

假如在main線程中贞瞒，調(diào)用thread.join方法偶房，則main方法會(huì)等待thread線程執(zhí)行完畢或者等待一定的時(shí)間。如果調(diào)用的是無(wú)參join方法军浆，則等待thread執(zhí)行完畢棕洋，如果調(diào)用的是指定了時(shí)間參數(shù)的join方法，則等待一定的時(shí)間乒融。

實(shí)際上調(diào)用join方法是調(diào)用了Object的wait方法掰盘，這個(gè)可以通過(guò)查看源碼得知

/**
 * Waits at most {@code millis} milliseconds for this thread to
 * die. A timeout of {@code 0} means to wait forever.
 *
 * <p> This implementation uses a loop of {@code this.wait} calls
 * conditioned on {@code this.isAlive}. As a thread terminates the
 * {@code this.notifyAll} method is invoked. It is recommended that
 * applications not use {@code wait}, {@code notify}, or
 * {@code notifyAll} on {@code Thread} instances.
 *
 * @param  millis
 *         the time to wait in milliseconds
 *
 * @throws  IllegalArgumentException
 *          if the value of {@code millis} is negative
 *
 * @throws  InterruptedException
 *          if any thread has interrupted the current thread. The
 *          <i>interrupted status</i> of the current thread is
 *          cleared when this exception is thrown.
 */
public final synchronized void join(long millis)
throws InterruptedException {
    long base = System.currentTimeMillis();
    long now = 0;
    if (millis < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
    }
    if (millis == 0) {
        while (isAlive()) {
            wait(0);
        }
    } else {
        while (isAlive()) {
            long delay = millis - now;
            if (delay <= 0) {
                break;
            }
            wait(delay);
            now = System.currentTimeMillis() - base;
        }
    }
}

wait方法會(huì)讓線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，并且會(huì)釋放線程占有的鎖赞季，并交出CPU執(zhí)行權(quán)限愧捕。由于wait方法會(huì)讓線程釋放對(duì)象鎖，所以join方法同樣會(huì)讓線程釋放對(duì)一個(gè)對(duì)象持有的鎖申钩。

這里可能有一個(gè)疑問(wèn)次绘，wait 方法調(diào)用后為什么沒(méi)有看到調(diào)用 notify 呢？

通過(guò)上面源碼的第六行注釋（As a thread terminates the {@code this.notifyAll} method is invoked）可以知道，實(shí)際上是在此線程上調(diào)用了需要加入的線程對(duì)象的wait()方法邮偎，加入的線程運(yùn)行完后罗洗，會(huì)自動(dòng)調(diào)用 notifyAll 方法，被 join 的線程自然能夠繼續(xù)執(zhí)行了钢猛。

interrupt方法

interrupt伙菜，顧名思義，即中斷的意思命迈。

單獨(dú)調(diào)用interrupt方法可以使得處于阻塞狀態(tài)的線程拋出一個(gè)異常贩绕，也就說(shuō)，它可以用來(lái)中斷一個(gè)正處于阻塞狀態(tài)的線程壶愤；

直接調(diào)用interrupt方法不能中斷正在運(yùn)行中的線程淑倾；

如果配合isInterrupted()能夠中斷正在運(yùn)行的線程，因?yàn)檎{(diào)用interrupt方法相當(dāng)于將中斷標(biāo)志位置為true征椒，那么可以通過(guò)調(diào)用isInterrupted()判斷中斷標(biāo)志是否被置位來(lái)中斷線程的執(zhí)行娇哆。比如下面這段代碼：

public class Test {
     
    public static void main(String[] args) throws IOException  {
        Test test = new Test();
        MyThread thread = test.new MyThread();
        thread.start();
        try {
            Thread.currentThread().sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
             
        }
        thread.interrupt();
    } 
     
    class MyThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            int i = 0;
            while(!isInterrupted() && i<Integer.MAX_VALUE){
                System.out.println(i+" while循環(huán)");
                i++;
            }
        }
    }
}

Thread類的一些屬性

Thread類實(shí)現(xiàn)了Runnable接口，在Thread類中勃救，有一些比較關(guān)鍵的屬性碍讨，比如name是表示Thread的名字，可以通過(guò)Thread類的構(gòu)造器中的參數(shù)來(lái)指定線程名字蒙秒，priority表示線程的優(yōu)先級(jí)（最大值為10勃黍，最小值為1，默認(rèn)值為5）晕讲，daemon表示線程是否是守護(hù)線程覆获，target表示要執(zhí)行的任務(wù)。

關(guān)于線程的優(yōu)先級(jí) priority

對(duì)于優(yōu)先級(jí)設(shè)置的內(nèi)容可以通過(guò)Thread類的幾個(gè)常量來(lái)決定
- 最高優(yōu)先級(jí)：public final static int MAX_PRIORITY = 10;
- 中等優(yōu)先級(jí)：public final static int NORM_PRIORITY = 5;
- 最低優(yōu)先級(jí)：public final static int MIN_PRIORITY = 1;
新創(chuàng)建的線程的優(yōu)先級(jí)就是普通優(yōu)先級(jí) Thread.NORM_PRIORITY
繼承性：Java 默認(rèn)的線程優(yōu)先級(jí)是父線程的優(yōu)先級(jí)瓢省，也就是如果此時(shí)在線程A中啟動(dòng)一個(gè)線程B弄息，那么B和A的優(yōu)先級(jí)將是一樣的
高優(yōu)先級(jí)的線程比低優(yōu)先級(jí)的線程有更高的幾率得到執(zhí)行，實(shí)際上這和操作系統(tǒng)及虛擬機(jī)版本相關(guān)勤婚，有可能即使設(shè)置了線程的優(yōu)先級(jí)也不會(huì)產(chǎn)生任何作用

關(guān)于守護(hù)線程 daemon

Java中有兩種線程：用戶線程和守護(hù)線程
用戶線程和守護(hù)線程的區(qū)別：通過(guò)調(diào)用isDaemon()方法辨別摹量，返回false的為"用戶線程"，否則為"守護(hù)線程"
典型的守護(hù)線程是垃圾回收線程蛔六。只要當(dāng)前JVM進(jìn)程中存在任何一個(gè)還未結(jié)束的非守護(hù)線程荆永，守護(hù)線程就會(huì)一直工作，只有當(dāng)最后一個(gè)非守護(hù)線程結(jié)束時(shí)国章，守護(hù)線程才會(huì)隨著JVM一起停止工作
主線程main為用戶線程

總結(jié)

線程各個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)化情況