Java多线程编程之线程状态与线程管理

一、线程状态

在线程的生命周期中，线程会有几种状态，如图所示：

（1）新建状态

新建状态(New)是通过new等方式创建线程对象，它仅仅是一个空的线程对象。

（2）就绪状态

当主线程调用新建线程的start()方法后，它就进入就绪状态(Runnable)。此时的线程尚未真正开始执行run()方法，它必须等待CPU的调度。

（3）运行状态

CPU的调度就绪状态的线程，线程进入运行状态(Running)，处于运行状态的线程独占CPU， 执行run()方法。

（4）阻塞状态

因为某种原因运行状态的线程会进入不可运行状态，即阻塞状态(Blocked)，处于阻塞状态的 线程JVM系统不能执行该线程，即使CPU空闲，也不能执行该线程。如下几个原因会导致线程 进入阻塞状态:

• 当前线程调用sleep()方法，进入休眠状态。
• 被其他线程调用了join()方法，等待其他线程结束。
• 发出I/O请求，等待I/O操作完成期间。
• 当前线程调用wait()方法。

处于阻塞状态可以重新回到就绪状态，如:休眠结束、其他线程加入、I/O操作完成和调用 notify或notifyAll唤醒wait线程。

（5）死亡状态

线程退出run()方法后，就会进入死亡状态(Dead)，线程进入死亡状态有可以是正常实现完成
run()方法进入，也可能是由于发生异常而进入的。

二、线程管理

（1）线程优先级

线程的调度程序根据线程决定每次线程应当何时运行，Java提供了10种优先级，分别用1~10整数表 示，最高优先级是10用常量MAX_PRIORITY表示;最低优先级是1用常量MIN_PRIORITY;默认优先 级是5用常量NORM_PRIORITY表示。
Thread类提供了setPriority(int newPriority)方法可以设置线程优先级，通过getPriority()方法获得线程优 先级。
设置线程优先级示例代码如下:

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
//        创建线程t1,参数是一个线程执行对象Runner
        Thread t1 = new Thread(new Runner());
//        设置线程最高优先级
        t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
//        线程开始
        t1.start();

        //        创建线程t2,参数是一个线程执行对象Runner
        Thread t2 = new Thread(new Runner());
//        设置线程最低优先级
        t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
//        线程开始
        t2.start();

        //        创建线程t3,参数是一个线程执行对象Runner
        Thread t3 = new Thread(new Runner());
//        设置线程6优先级
        t3.setPriority(6);
//        线程开始
        t3.start();
    }
}

多次运行上面的示例会发现，t1线程经常先运行，但是偶尔t2线程也会先运行。这些现象
说明了:影响线程获得CPU时间的因素，除了受到的线程优先级外，还与操作系统有关。

（2）等待线程结束

在介绍现在状态时提到过join()方法，当前线程调用t1线程的join()方法，则阻塞当前线程，等待t1线程 结束，如果t1线程结束或等待超时，则当前线程回到就绪状态。
Thread类提供了多个版本的join()，它们定义如下:

• void join():等待该线程结束。
• void join(long millis):等待该线程结束的时间最长为millis毫秒。如果超时为0意味着要一直等下 去。
• void join(long millis, int nanos):等待该线程结束的时间最长为millis毫秒加nanos纳秒。

使用join()方法示例代码如下:

public class HelloWorld {
//    共享变量
    static int value = 0;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("主线程开始。。。");
//        创建线程t1
        Thread t1 = new Thread(() ->{
            System.out.println("线程ThreadA开始。。。");
            for (int i = 0;i<2;i++){
                System.out.println("线程ThreadA执行。。。");
                value++;
            }
            System.out.println("线程ThreadA结束。。。");
        },"线程ThreadA");
//        线程开始
        t1.start();
//        主线程被阻塞，等待线程t1结束
        t1.join();

        System.out.println("value="+value);
        System.out.println("主线程结束。。。。。");
    }
}

运行结果：

主线程开始。。。
线程ThreadA开始。。。
线程ThreadA执行。。。
线程ThreadA执行。。。
线程ThreadA结束。。。
value=2
主线程结束。。。。。

如果将t1.join();这一行代码注释掉，则运行结果如下：

主线程开始。。。
value=0
线程ThreadA开始。。。
线程ThreadA执行。。。
线程ThreadA执行。。。
线程ThreadA结束。。。
主线程结束。。。。。

使用join()方法的场景是，一个线程依赖于另外一个线程的运行结果，所以调用另一个线程 的join()方法等它运行完成。

（3）线程让步

线程类Thread还提供一个静态方法yield()，调用yield()方法能够使当前线程给其他线程让步。它类似于 sleep()方法，能够使运行状态的线程放弃CPU使用权，暂停片刻，然后重新回到就绪状态。与sleep()方 法不同的是，sleep()方法是线程进行休眠，能够给其他线程运行的机会，无论线程优先级高低都有机 会运行。而yield()方法只给相同优先级或更高优先级线程机会。
代码如下:

//编写线程执行类
public class Runner1 implements Runnable {
//编写线程执行代码
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0;i<10;i++){
//            打印线程次数和线程的名字
            System.out.printf("第%d次执行--%s\n",i,Thread.currentThread().getName());
//            线程让步
            Thread.yield();
        }
        //        线程执行结束
        System.out.println("执行完成"+Thread.currentThread().getName());
    }
}

测试代码：

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        //        创建线程t1,参数是一个线程执行对象Runner
        Thread t1 = new Thread(new Runner1());
        //        设置线程最高优先级
        t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
//        线程开始
        t1.start();
    }
}

相比较，yield()方法只能给相同优先级或更高优先级的线程让步，sleep()方法能够给其他线程运行的机会，无论线程优先级高低都有机 会运行。
sleep()方法可以控制时间，而yield()方法不能。

（4）线程停止

线程体中的run()方法结束，线程进入死亡状态，线程就停止了。但是有些业务比较复杂，例如想开发 一个下载程序，每隔一段执行一次下载任务，下载任务一般会在由子线程执行的，休眠一段时间再执 行。这个下载子线程中会有一个死循环，但是为了能够停止子线程，设置一个结束变量。
代码如下：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

public class HelloWorld {
    private  static String command = "";
    public static void main(String[] args) {
//        创建线程t1，参数是一个线程执行对象Runner
        Thread t1 = new Thread(() -> {
//            一直循环
            while (!command.equalsIgnoreCase("exit")){
//                线程开始工作
//                TODO
                System.out.println("下载中");
                try {
//                    线程休眠
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
//            线程执行结束
            System.out.println("线程执行完成");

        });
//        开始线程t1
        t1.start();

        try( InputStreamReader ir  = new InputStreamReader(System.in);
             BufferedReader in = new BufferedReader(ir)){
//            从键盘接受一个字符串的输入
            command = in.readLine();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

用户在控制台输入的是否为exit 字符串，如果不是则进行循环，否则结束循环，结束循环就结束了run()方法，线程就停止了。
运行结果如下：

下载中
下载中
下载中
下载中
下载中
exit
线程执行完成

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