Java线程

进程与线程的关系

Java 给多线程编程提供了内置的支持。 一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

多线程是多任务的一种特别的形式，但多线程使用了更小的资源开销。

这里定义和线程相关的另一个术语 - 进程：一个进程包括由操作系统分配的内存空间，包含一个或多个线程。一个线程不能独立的存在，它必须是进程的一部分。一个进程一直运行，直到所有的非守护线程都结束运行后才能结束。

多线程能满足程序员编写高效率的程序来达到充分利用 CPU 的目的。

（1）一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程。线程是操作系统可识别的最小执行和调度单位。

（2）资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。 同一进程中的多个线程共享代码段(代码和常量)，数据段(全局变量和静态变量)，扩展段(堆存储)。但是每个线程拥有自己的栈段，栈段又叫运行时段，用来存放所有局部变量和临时变量。

（3）处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程。

（4）线程在执行过程中，需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。

一、线程的生命周期

• 新建状态:

  使用 new 关键字和 Thread 类或其子类建立一个线程对象后，该线程对象就处于新建状态。它保持这个状态直到程序 start() 这个线程。

• 就绪状态:

  当线程对象调用了start()方法之后，该线程就进入就绪状态。就绪状态的线程处于就绪队列中，要等待JVM里线程调度器的调度。

• 运行状态:

  如果就绪状态的线程获取 CPU 资源，就可以执行 run()，此时线程便处于运行状态。处于运行状态的线程最为复杂，它可以变为阻塞状态、就绪状态和死亡状态。

• 阻塞状态:

  如果一个线程执行了sleep（睡眠）、suspend（挂起）等方法，失去所占用资源之后，该线程就从运行状态进入阻塞状态。在睡眠时间已到或获得设备资源后可以重新进入就绪状态。可以分为三种：

  • 等待阻塞：运行状态中的线程执行 wait() 方法，使线程进入到等待阻塞状态。

  • 同步阻塞：线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为同步锁被其他线程占用)。

  • 其他阻塞：通过调用线程的 sleep() 或 join() 发出了 I/O 请求时，线程就会进入到阻塞状态。当sleep() 状态超时，join() 等待线程终止或超时，或者 I/O 处理完毕，线程重新转入就绪状态。

• 死亡状态:

  一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生时，该线程就切换到终止状态。

二、线程优先级

每一个 Java 线程都有一个优先级，这样有助于操作系统确定线程的调度顺序。

Java 线程的优先级是一个整数，其取值范围是 1 （Thread.MIN_PRIORITY ） - 10 （Thread.MAX_PRIORITY ）。

默认情况下，每一个线程都会分配一个优先级 NORM_PRIORITY（5）。

具有较高优先级的线程对程序更重要，并且应该在低优先级的线程之前分配处理器资源。但是，线程优先级不能保证线程执行的顺序，而且非常依赖于平台。

三、创建线程

Java 提供了三种创建线程的方法：

• 通过实现 Runnable 接口；
• 通过继承 Thread 类本身；
• 通过 Callable 和 Future 创建线程。

3.1通过实现Runnable接口创建线程

创建一个线程，最简单的方法是创建一个实现 Runnable 接口的类。为了实现 Runnable，一个类只需要执行一个方法调用 run()，声明如下：

public void run()

你可以重写该方法，重要的是理解的 run() 可以调用其他方法，使用其他类，并声明变量，就像主线程一样。

在创建一个实现 Runnable 接口的类之后，你可以在类中实例化一个线程对象。

Thread 定义了几个构造方法，下面的这个是我们经常使用的：

Thread(Runnable threadOb,String threadName);

这里，threadOb 是一个实现 Runnable 接口的类的实例，并且 threadName 指定新线程的名字。

新线程创建之后，你调用它的 start() 方法它才会运行。

void start();

下面是一个简单的线程使用

public static void main(String[] args) {
    /* 实现Runnable接口 */
    RunnableT threadTest = new RunnableT("A");
    //Thread t = new Thread(threadTest,"threadName");// 设置线程名称
    Thread t1 = new Thread(threadTest);
    t1.start();
}
/** 通过实现Runnable接口创建线程
 * @author Administrator
 *
 */
class RunnableT implements Runnable {

    String name;
    public RunnableT(String name) {
        this.name = name;
    }
	
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(name + i);
        }
    }
}

3.1通过继承Thread创建线程

创建一个线程的第二种方法是创建一个新的类，该类继承 Thread 类，然后创建一个该类的实例。

继承类必须重写 run() 方法，该方法是新线程的入口点。它也必须调用 start() 方法才能执行。

该方法尽管被列为一种多线程实现方式，但是本质上也是实现了 Runnable 接口的一个实例。

下面是一个简单的线程

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        /* 继承Thread */
        ThreadT threadT = new ThreadT("B");
        threadT.start();
    }
}
/** 通过继承Thread创建线程
 * @author Administrator
 *
 */
class ThreadT extends Thread {
    String name;
    public ThreadT(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(name + i);
        }
    }
}

3.3通过 Callable 和 Future 创建线程

这种方式创建线程主要是可用于线程返回值

package com.xiaobaizhiqian;

import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class CallableThreadTest {

	public static void main(String[] args) {
		/* Callable+Future方式实现 */
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 的循环变量i的值" + i);
			if (i == 5) {
				ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
				Task task = new Task("Callable+Future");
				Future future = executor.submit(task);
				executor.shutdown();
				try {
					System.out.println(future.isCancelled());
					System.out.println(future.isDone());
					System.out.println(future.get());
				} catch (InterruptedException e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				} catch (ExecutionException e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}

		/* Callable+FutureTask */
		// 第一种方式
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 的循环变量i的值" + i);
			if (i == 5) {
				ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
				Task task = new Task("Callable+FutureTask");
				FutureTask futureTask = new FutureTask(task);
				executor.submit(futureTask);
				executor.shutdown();
				System.out.println(futureTask.isCancelled());
				System.out.println(futureTask.isDone());
				try {
					System.out.println(futureTask.get());
				} catch (InterruptedException e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				} catch (ExecutionException e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}
		// 第二种方式，这种方式可以为线程命名。这里实现了两个子线程，目的是测试多个子线程的实现方式
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 的循环变量i的值" + i);
			if (i == 5) {
				Task ctt = new Task("第一个");
				// 1.执行 Callable 方式，需要 FutureTask 实现类的支持，用于接收运算结果。
				FutureTask ft = new FutureTask<>(ctt);
				new Thread(ft, "有返回值的线程").start();
				try {
					System.out.println("子线程的返回值：" + ft.get());
				} catch (InterruptedException e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				} catch (ExecutionException e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
			}
			if (i == 6) {
				Task ctt = new Task("第二个");
				// 1.执行 Callable 方式，需要 FutureTask 实现类的支持，用于接收运算结果。
				FutureTask ft = new FutureTask<>(ctt);
				new Thread(ft, "线程").start();
				try {
					System.out.println("子线程的返回值：" + ft.get());
				} catch (InterruptedException e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				} catch (ExecutionException e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}

	}

}

Task用于接收线程返回值

package com.xiaobaizhiqian;

import java.util.concurrent.Callable;

public class Task implements Callable {
	// 用于区分
	String name;
	public Task(String name) {
		this.name = name;
	}

	@Override
	public String call() throws Exception {
		int i = 0;
		for (; i < 10; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
		}
		return name+":"+i;
	}

}

以下为运行结果

main 的循环变量i的值0
main 的循环变量i的值1
main 的循环变量i的值2
main 的循环变量i的值3
main 的循环变量i的值4
main 的循环变量i的值5
pool-1-thread-1 0
pool-1-thread-1 1
pool-1-thread-1 2
pool-1-thread-1 3
pool-1-thread-1 4
pool-1-thread-1 5
pool-1-thread-1 6
pool-1-thread-1 7
pool-1-thread-1 8
pool-1-thread-1 9
false
true
Callable+Future:10
main 的循环变量i的值6
main 的循环变量i的值7
main 的循环变量i的值8
main 的循环变量i的值9
main 的循环变量i的值0
main 的循环变量i的值1
main 的循环变量i的值2
main 的循环变量i的值3
main 的循环变量i的值4
main 的循环变量i的值5
false
false
pool-2-thread-1 0
pool-2-thread-1 1
pool-2-thread-1 2
pool-2-thread-1 3
pool-2-thread-1 4
pool-2-thread-1 5
pool-2-thread-1 6
pool-2-thread-1 7
pool-2-thread-1 8
pool-2-thread-1 9
Callable+FutureTask:10
main 的循环变量i的值6
main 的循环变量i的值7
main 的循环变量i的值8
main 的循环变量i的值9
main 的循环变量i的值0
main 的循环变量i的值1
main 的循环变量i的值2
main 的循环变量i的值3
main 的循环变量i的值4
main 的循环变量i的值5
有返回值的线程 0
有返回值的线程 1
有返回值的线程 2
有返回值的线程 3
有返回值的线程 4
有返回值的线程 5
有返回值的线程 6
有返回值的线程 7
有返回值的线程 8
有返回值的线程 9
子线程的返回值：第一个:10
main 的循环变量i的值6
线程 0
线程 1
线程 2
线程 3
线程 4
线程 5
线程 6
线程 7
线程 8
线程 9
子线程的返回值：第二个:10
main 的循环变量i的值7
main 的循环变量i的值8
main 的循环变量i的值9