Java-多线程(一)

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;
	}
	
}

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