一、线程的生命周期
关于java的生命周期,必看下图:
Java线程中具有的五种基本状态:
新建状态(New):当线程对象创建后,即进入了新建状态。例如: Thread t = new MyThread();
就绪状态(Runnable):当调用线程的start()方法之后,线程会进入就绪状态。处于就绪状态的线程,等待CPU的调度执行,并不是说执行了start()方法就会立即执行。
运行状态(Running):当CPU调度执行处于就绪状态的线程之后,这个线程才会被真正执行,即进入到运行状态。注意:就绪状态是进入运行状态的唯一入口,线程要想进入运行状态,首先必须处于就绪状态中。
阻塞状态(Blocked):处于运行状态中的线程因为某种原因,暂时放弃对CPU的使用权,线程停止执行,此时进入阻塞状态,直到进入就绪状态,该线程才有机会在此被CPU调用进入到运行状态。根据阻塞产生的原因不同,阻塞状态又分为三种:
1.等待阻塞:运行状态中的线程执行wait()方法,使本线程进入到等待阻塞状态;
2.同步阻塞:线程在获取synchronized同步锁失败(锁被其他线程占用),线程会进入同步阻塞状态;
3.其他阻塞:通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时,线程会进入到阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时,线程重新转入就绪状态。
死亡状态(Dead):线程执行完了或者因为异常退出了run()方法,该线程结束生命周期。
二、Java多线程的创建及启动
Java中线程的创建常见有如下三种基本方式:
1.继承Thread类,重写该类的run()方法。
public class MyThread {
public static void main(String[] args) {
for(int i=0;i<100;i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
if(i == 30) {
Thread t1 = new ThreadTest01();//创建一个新的线程 进入新建状态
Thread t2 = new ThreadTest01();
t1.start(); //调用start()方法 使线程进入就绪状态
t2.start();
}
}
}
}
class ThreadTest01 extends Thread{
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
for(int i = 0;i<10;i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
}
}
}
如上代码所示,继承Thread类,通过重写run()方法定义了一个新的线程类MyThread,其中run()方法的方法体代表了MyThread线程需要完成的任务,也称为线程执行体。创建此线程类对象时,因为继承了Thread类,所以可以向上转型用Thread类对象接收MyThread类,创建出的对象可以调用Thread的start()方法,这样就可以启动线程。调用start()方法之后,该线程进入到就绪状态,此时线程并不会一定会马上执行,这取决于CPU的调度时机。
2.实现Runnable接口,并重写该接口中的run()方法,该run()方法同样是线程执行体,创建Runnable实现类的实例,并以此实例作为Thread类的target来创建Thread对象,该Thread对象才是真正的线程对象。
public class MyRunnable {
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0;i<100;i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
if(i == 50) {
Runnable run = new RunnableTest01();//创建一个Runnable的实现类
Thread t1 = new Thread(run);//将run作为Thread target创建新的线程
Thread t2 = new Thread(run);
t1.start();
t2.start();
}
}
}
}
class RunnableTest01 implements Runnable{
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
for(int i = 0;i<10;i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
}
}
}
以上两种创建新线程的方式大家都很熟悉了,那么Thread和Runnable之间到底是什么关系呢?我们首先来看一下下面这个例子。
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0;i<100;i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
if(i == 30) {
Runnable run = new MyRunnable();
Thread thread = new MyThread(run);
thread.start();
}
}
}
}
class MyRunnable implements Runnable{
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("in MyRunnable run");
for(int i = 0;i<10;i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
}
}
}
class MyThread extends Thread{
public MyThread(Runnable runnable) {
// TODO Auto-generated constructor stub
super(runnable);
}
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("in MyThread run");
for(int i = 0;i<10;i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
}
}
}
与Runnable接口创建线程方式相似,不同在于
Thread thread = new MyThread(run);
那么这种方式可以顺利创建出一个新的线程么?答案是肯定的。至于此时的线程执行体到底是MyRunnable接口中的run()方法还是MyThread类中的run()方法呢?通过输出我们知道线程执行体是MyThread类中的run()方法。 其实原因很简单,因为Thread类本身也是实现了Runnable接口,而run()方法最先是在Runnable接口中定义的方法。
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
我们看一下Thread类中对Runnable接口中run()方法的实现:
@Override
public void run() {
if (target != null) {
target.run();
}
}
也就是说,当执行到Thread类中的run()方法时,会首先判断target是否存在,存在则执行target中的run()方法,也就是实现了Runnable接口并重写了run()方法的类中的run()方法。但是上述给到的列子中,由于多态的存在,根本就没有执行到Thread类中的run()方法,而是直接先执行了运行时类型即MyThread类中的run()方法。
3.使用Callable和Future接口创建线程。具体是创建Callable接口的实现类,并实现call()方法。并使用FutureTask类来包装Callable实现类的对象,并且以此FutureTask对象作为Thread对象的target来创建线程。
public class MyCallable {
public static void main(String[] args) {
Callable<Integer> call = new CallableTest01();//创建Callable对象
FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<>(call);//使用FutureTask来包装Callable对象
for(int i = 0;i<100;i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
if(i == 33) {
Thread t = new Thread(ft);//FutureTask对象作为Thread对象的target来创建新的线程
t.start();//线程进入就绪状态
}
}
System.out.println("主线程for循环结束");
try {
int sum = ft.get();//获得新建线程的返回值
System.out.println("sum = "+sum);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
class CallableTest01 implements Callable<Integer>{
//与run()方法不同 call()方法具有返回值
@Override
public Integer call() throws Exception {
// TODO Auto-generated method stub
int sum = 0;
for(int i = 0;i<100;i++) {
sum += i;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
}
return sum;
}
}
在实现Callable接口时,此时不再是run()方法了,而是call()方法,当call()方法作为线程的执行体,同时还具有返回值。在创建新的线程时,是通过FutureTask来包装Callable对象,同时作为了Thread对象的target。来看FutureTask的定义:
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
//...
}
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
void run();
}
我们会发现FutureTask类实际上是实现了Runnable和Future接口,由此才使得其具有Future和Runnable的双重特性。通过Runnable特性,可以作为Thread对象的target;通过Future特性,可以取得新创建线程中的call()方法的返回值。
执行程序后会发现,sum = 4950永远都是最后输出的。而"主线程for循环执行完毕"可能在子线程循环中间输出。由CPU的线程调度机制,我们知道,“主线程for循环执行完毕..”的输出时机是没有任何问题的,那么为什么sum =4950会永远最后输出呢?
原因就是因为输出sum = 4950 的语句是在主线程中进行的,当取到返回值时,子线程for循环必然结束,因此这条语句必然出现在最后。
上述主要讲解了三种常见的线程创建方式,对于线程的启动而言,都是调用线程对象的start()方法,需要特别注意的是:不能对同一线程对象两次调用start()方法。
三、Java多线程的就绪、运行和死亡状态
就绪状态转换为运行状态:当此线程获得处理器资源;
运行状态转换为就绪状态:当此线程主动调用yield()方法或是在运行过程中失去处理器资源;
运行状态转换为死亡状态:当此线程执行体执行完毕或发生异常。
这里需要特别注意的是:当调用线程的yield()方法时,线程从运行状态转换为就绪状态,但接下来CPU调度就绪状态中的哪个线程具有一定的随机性,因此,可能会出现A线程调用了yield()方法后,接下来CPU仍然调度了A线程的情况。
由于实际的业务需要,常常会遇到需要在特定时机终止某一线程的运行,使其进入到死亡状态。目前最通用的做法是设置一boolean型的变量,当条件满足时,使线程执行体快速执行完毕。如:
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
DemoRunnable run = new DemoRunnable();
Thread thread = new Thread(run);
for(int i = 0;i<100;i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
if(i == 50) {
thread.start();
}
if(i == 80) {
run.stopThread();
}
}
}
}
class DemoRunnable implements Runnable{
private boolean stop;
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
for(int i = 0;i<100 && !stop;i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
}
}
public void stopThread() {
this.stop = true;
}
}