Java多线程详解

多线程作为Java中很重要的一个知识点,在此还是有必要总结一下的。

先看一下相关图例

线程的生命周期

1. Java线程具有五中基本状态


  • 新建状态(New):当线程对象对创建后,即进入了新建状态,如:Thread t = new MyThread();

  • 就绪状态(Runnable):当调用线程对象的start()方法(t.start();),线程即进入就绪状态。处于就绪状态的线程,只是说明此线程已经做好了准备,随时等待CPU调度执行,并不是说执行了t.start()此线程立即就会执行;

  • 运行状态(Running):当CPU开始调度处于就绪状态的线程时,此时线程才得以真正执行,即进入到运行状态。注:就 绪状态是进入到运行状态的唯一入口,也就是说,线程要想进入运行状态执行,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由于某种原因,暂时放弃对CPU的使用权,停止执行,此时进入阻塞状态,直到其进入到就绪状态,才 有机会再次被CPU调用以进入到运行状态。根据阻塞产生的原因不同,阻塞状态又可以分为三种:
  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(因为锁被其它线程所占用),它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异常退出了run()方法,该线程结束生命周期。

2. Java多线程的创建及启动

Java中线程的创建常见有如三种基本形式

  1. 继承Thread类,重写该类的run()方法。
class MyThread extends Thread {
    private int i = 0;

    @Override
    public void run() {
         // todo: anything
    }
}
public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
           Thread myThread1 = new MyThread();     // 创建一个新的线程  myThread1  此线程进入新建状态
           Thread myThread2 = new MyThread();     // 创建一个新的线程 myThread2 此线程进入新建状态
           myThread1.start();                     // 调用start()方法使得线程进入就绪状态
           myThread2.start();                     // 调用start()方法使得线程进入就绪状态
    }
}

如上所示,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线程需要完成的任务,称之为线程执行体。当创建此线程类对象时一个新的线程得以创建,并进入到线程新建状态。通过调用线程对象引用的start()方法,使得该线程进入到就绪状态,此时此线程并不一定会马上得以执行,这取决于CPU调度时机。

2.实现Runnable接口,并重写该接口的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。

class MyRunnable implements Runnable {
    private int i = 0;

    @Override
    public void run() {
       // todo: anything
    }
}
public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {
        Runnable myRunnable = new MyRunnable(); // 创建一个Runnable实现类的对象
        Thread thread1 = new Thread(myRunnable); // 将myRunnable作为Thread target创建新的线程
        thread1.start(); // 调用start()方法使得线程进入就绪状态
    }
}

Thread和Runnable之间到底是什么关系呢,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。

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clall()方法。并使用FutureTask类来包装Callable实现类的对象,且以此FutureTask对象作为Thread对象的target来创建线程。

public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {
         // 创建MyCallable对象
        Callable myCallable = new MyCallable();   
        //使用FutureTask来包装MyCallable对象
        FutureTask ft = new FutureTask(myCallable);
        //FutureTask对象作为Thread对象的target创建新的线程 
        Thread thread = new Thread(ft);   
        thread.start();     
        try {
            //取得新创建的新线程中的call()方法返回的结果
            int sum = ft.get();           
            System.out.println("sum = " + sum);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class MyCallable implements Callable {
    // 与run()方法不同的是,call()方法具有返回值
    @Override
    public Integer call() {
        return 1;
    }

}

在实现Callable接口中,此时不再是run()方法了,而是call()方法,此call()方法作为线程执行体,同时还具有返回值!在创建新的线程时,是通过FutureTask来包装MyCallable对象,同时作为了Thread对象的target。

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:当此线程得到处理器资源;

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:当此线程线程执行体执行完毕或发生了异常。

此处需要特别注意的是: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 ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {

        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        Thread thread = new Thread(myRunnable);
        thread.start();
        myRunnable.stopThread();
    }
}

class MyRunnable implements Runnable {

    private boolean stop;

    @Override
    public void run() {
        // todo: anything
    }

    public void stopThread() {
        this.stop = true;
    }

}

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