【JavaEE初阶】Thread 类及常见方法、线程的状态

目录

1、Thread 类及常见方法

1.1 Thread 的常见构造方法

1.2 Thread 的几个常见属性

1.3 启动⼀个线程 - start()  

1.4 中断⼀个线程  

 1.5 等待⼀个线程 - join()

1.6 获取当前线程引用

1.7 休眠当前线程

2、线程的状态 

2.1 观察线程的所有状态 

2.2 线程状态和状态转移的意义 

2.3 观察线程的状态和转移


1、Thread 类及常见方法

Thread 类是 JVM 用来管理线程的⼀个类,换句话说,每个线程都有⼀个唯⼀的 Thread 对象与之关联。
每个执行流,也需要有⼀个对象来描述,类似下图所示,Thread 类的对象 就是用来描述⼀个线程执行流的,JVM 会将这些 Thread 对象组织起来,用于线程调度,线程管理。

【JavaEE初阶】Thread 类及常见方法、线程的状态_第1张图片

1.1 Thread 的常见构造方法

 【JavaEE初阶】Thread 类及常见方法、线程的状态_第2张图片

代码示例:

Thread t1 = new Thread();
Thread t2 = new Thread(new MyRunnable());
Thread t3 = new Thread("这是我的名字");
Thread t4 = new Thread(new MyRunnable(), "这是我的名字");

1.2 Thread 的几个常见属性

 【JavaEE初阶】Thread 类及常见方法、线程的状态_第3张图片

  • ID 是线程的唯⼀标识,不同线程不会重复,是JVM自动分配的身份标识
  • 名称是各种调试工具用到
  • 状态表示线程当前所处的⼀个情况,下面我们会进⼀步说明
  • 优先级高的线程理论上来说更容易被调度到
  • 关于后台线程,需要记住⼀点:JVM会在⼀个进程的所有⾮后台线程结束后,才会结束运⾏。

补充:

前台线程的运行会阻止进程的结束;后台线程的运行不会阻止进程的结束。

咱们代码创建的线程,默认就是前台线程,会阻止进程的结束,只要前台线程没执行完,进程就不会结束,即使main已经执行完毕了。

代码举例:

public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t= new Thread(()->{
            for (int i = 0;i < 10;i++) {
                System.out.println("线程工作");
                try{
                    Thread.sleep(3000);
                }catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        t.start();
    }
}

分析这个代码,当执行到t.start()时,会创建一个新的线程,新的线程去执行循环,而main线程继续自己的后续代码的执行,此时后面已没有代码,则main线程执行完毕,可以通过jonsole工具进行查看,如图:【JavaEE初阶】Thread 类及常见方法、线程的状态_第4张图片

按照我们之前的理解,main执行完毕,进程就应该结束,但是很明显,该进程依然继续执行,我们可以根据上述代码的运行结果来看:

【JavaEE初阶】Thread 类及常见方法、线程的状态_第5张图片

若我们把 t 线程设为后台线程,结果又是如何呢?

设为后台线程的代码:

public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t= new Thread(()->{
            for (int i = 0;i < 10;i++) {
                System.out.println("线程工作");
                try{
                    Thread.sleep(1000);
                }catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        t.setDaemon(true);
        t.start();
    }
}

这时的运行结果如图,可知当线程 t 设为后台线程就不会阻止进程的结束了,当main执行完毕,进程就直接结束了。

【JavaEE初阶】Thread 类及常见方法、线程的状态_第6张图片

  • 是否存活,即简单的理解为 run 方法是否运行结束了

补充:

isAlive()该方法表示了内核中的线程(PCB)是否还存在。

java代码中定义的线程对象(Thread)实例,虽然表示一个线程,但这个对象本身的生命周期与内核中的线程PCB生命周期是不完全一样的。

  1. 当实例化完一个对象 t 时,此时 t 对象有了,但内核pcb还没有创建,所以此时isAlive()是false的。
  2. 当执行完 t.start() ,这时就真正在内核中创建出pcb,此时isAlive()的值就是true了。
  3. 当线程run执行完了,此时内核中的线程就结束了(内核pcb就释放了),但是t对象可能还存在,isAlive()的值仍是false。
  • 线程的中断问题,下面我们进⼀步说明

下面是代码示例:

public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 我还活着");
                            Thread.sleep(1 * 1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 我即将死去");
        });
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                + ": ID: " + thread.getId());
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                + ": 名称: " + thread.getName());
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                + ": 状态: " + thread.getState());
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                + ": 优先级: " + thread.getPriority());
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                + ": 后台线程: " + thread.isDaemon());
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                + ": 活着: " + thread.isAlive());
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                + ": 被中断: " + thread.isInterrupted());
        thread.start();
        while (thread.isAlive()) {}
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                + ": 状态: " + thread.getState());
    }
}

运行结果:

【JavaEE初阶】Thread 类及常见方法、线程的状态_第7张图片

1.3 启动⼀个线程 - start()  

之前我们已经看到了如何通过覆写 run 方法创建⼀个线程对象,但线程对象被创建出来并不意味着线 程就开始运行了。
  • 覆写 run 方法是提供给线程要做的事情的指令清单
  • 线程对象可以认为是把 李四、王五叫过来了
  • 而调用 start()方法,就是喊⼀声:“行动起来!”,线程才真正独立去执行了

 【JavaEE初阶】Thread 类及常见方法、线程的状态_第8张图片

调用 start 方法, 才真的在操作系统的底层创建出⼀个线程.  对于同一个Thread对象来说,start只能调用一次。

经典面试题:start 和 run 的区别

用一个代码来说明:

class MyThread8 extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("hello");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            }catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
public class ThreadDemo8 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new MyThread8();
        //t.run();   //此时是main方法调用run,没有创建新线程,后续的循环执行不到
        t.start();  //会创建新的线程,新线程执行run的循环,主线程main继续后续代码
        while (true) {
            System.out.println("hello main");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            }catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

当创建一个Thread类对象 t 时:

由 t 调用run方法时( t.run() ),并没有创建出一个新的线程,这个操作还是在主线程main中进行的,循环打印hello,此时代码就只能停留在run的循环中了,下方main中的循环执行不到。

若由 t 调用start,这时会创建出一个新的线程,去执行run循环;main线程则继续执行自己的后续循环。

总结:

作用功能不同:

  1. run方法的作用是描述线程具体要执行的任务;
  2. start方法的作用是真正的去申请系统线程

运行结果不同:

  1. run方法是一个类中的普通方法,主动调用和调用普通方法一样,会顺序执行一次;
  2. start调用方法后, start方法内部会调用Java 本地方法(封装了对系统底层的调用)真正的启动线程,并执行run方法中的代码,run 方法执行完成后线程进入销毁阶段。

1.4 中断⼀个线程  

接着上面图片张三、李四的例子,李四⼀旦进到工作状态,他就会按照行动指南上的步骤去进行工作,不完成是不会结束的。但有时我们需要增加⼀些机制,例如老板突然来电话了,说转账的对方是个骗子,需要赶紧停⽌转账,那张三该如何通知李四停止呢?这就涉及到我们的停⽌线程的方式了。

目前常见的有以下两种方式:
  1. 通过共享的标记来进行沟通
  2. 调用 interrupt() 方法来通知

示例1: 使用自定义的变量来作为标志位,示例代码:

public class ThreadDemo9 {
    private static boolean isQuit = false;
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(()->{
            while (!isQuit) {
                System.out.println("hello");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                }catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("t结束");
        });
        t.start();

        try {
            Thread.sleep(3000);
        }catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("让t线程结束");
        isQuit = true;
    }
}

运行结果:

【JavaEE初阶】Thread 类及常见方法、线程的状态_第9张图片

我们可以看到代码中,将自定义的变量标志位写成了类的静态成员变量,那是否可以写为main方法中的局部变量?

不可以! 当你定义为局部变量时,会发现提示编译错误。

这是因为我们使用了创建线程的lambda表达式方法,lambda表达式有一个语法:变量捕获。

lambda表达式的变量捕获,本质上就是,把外面的变量当作参数传进来(参数是隐藏的)。这个捕获的变量得是 final 修饰的或者“事实final”(虽然没有写final,但是没有修改)。因为此处isQuit是确实要修改的,不能写成final,它也不是事实final,因此将标志位变量isQuit定义为局部变量是行不通的!

那为什么可以定义为成员变量呢?

lambda表达式,本质上是“函数式接口”,匿名内部类。对于内部类,访问外部类的成员是完全可以的,这个事情不受到变量捕获的影响。

示例2: 使用 Thread.interrupted() 或者 Thread.currentThread().isInterrupted() 代替自定义标志位。
Thread 内部包含了⼀个 boolean 类型的变量作为线程是否被中断的标记。

【JavaEE初阶】Thread 类及常见方法、线程的状态_第10张图片

示例代码:

public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(()->{
           while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
               System.out.println("我是一个线程,正在工作");

               //interrupt会影响sleep,线程不会结束
                 try {
                    Thread.sleep(1000);
                }catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
                 }
              
           }
            System.out.println("线程结束");
        });

        t.start();
        try {
            Thread.sleep(3000);
        }catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("让t线程结束");
        t.interrupt();
    }
}

 运行结果:

【JavaEE初阶】Thread 类及常见方法、线程的状态_第11张图片

可以看到抛出异常,并且线程不会结束,继续往下循环输出。这是因为什么呢?

这是因为存在sleep,在执行sleep的过程中,调用interrupt。大概率sleep休眠时间还没到,被提前唤醒了。

sleep被提前唤醒,会做两件事:

  1. 抛出InterruptedException,紧接着就会被catch捕获到
  2. 清除Thread对象的isInterrupted标志位

对于线程不会结束,就是标志位被清除了。我们通过interrupt方法,已经把标志位设为true了,但是sleep提前唤醒操作,又把标志位清除,设为原来的false,所以线程不会结束。

如何解决呢?

要想线程结束,只需要在catch中加上break即可。但此时仍会抛异常,不想抛,就不写输出e.printStackTrace()。

Thread t = new Thread(()->{
           while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
               System.out.println("我是一个线程,正在工作");
               try {
                  Thread.sleep(1000);
               }catch (InterruptedException e) {
                  // e.printStackTrace();
                   break;  //加上break,仍会抛异常(不想抛,就不写上面输出e.printStackTrace()),线程会结束
              }
           }
            System.out.println("线程执行完毕");
        });

这时的结果:

【JavaEE初阶】Thread 类及常见方法、线程的状态_第12张图片

thread 收到通知的方式有两种:
  1. 如果线程因为调用 wait/join/sleep 等方法而阻塞挂起,则以 InterruptedException 异常的形式通知,并清除中断标志当出现 InterruptedException 的时候, 要不要结束线程取决于 catch 中代码的写法,可以选择忽略这个异常,也可以跳出循环结束线程。
  2. 否则,只是内部的⼀个中断标志被设置,thread 可以通过 Thread.currentThread().isInterrupted() 判断指定线程的中断标志被设置,不清除中断标志。这种方式通知收到的更及时,即使线程正在 sleep 也可以马上收到。

 1.5 等待⼀个线程 - join()

有时,我们需要等待⼀个线程完成它的⼯作后,才能进行自己的下⼀步工作。例如,张三只有等李四转账成功,才决定是否存钱,这时我们需要⼀个方法明确等待线程的结束。

代码示例:

public class ThreadDemo {
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
     Runnable target = () -> {
         for (int i = 0; i < 10; i++) {
         try {
             System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
         + ": 我还在⼯作!");
             Thread.sleep(1000);
         } catch (InterruptedException e) {
             e.printStackTrace();
         }
     }
         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 我结束了!")
    };

    Thread thread1 = new Thread(target, "李四");
    Thread thread2 = new Thread(target, "王五");
    System.out.println("先让李四开始⼯作");
    thread1.start();
    thread1.join();
    System.out.println("李四⼯作结束了,让王五开始⼯作");
    thread2.start();
    thread2.join();
    System.out.println("王五⼯作结束了");
 }
}

 这里是几个join方法:

【JavaEE初阶】Thread 类及常见方法、线程的状态_第13张图片

1.6 获取当前线程引用

 

public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = Thread.currentThread();
        System.out.println(thread.getName());
    }
}

1.7 休眠当前线程

也是我们比较熟悉⼀组方法,有⼀点要记得,因为线程的调度是不可控的,所以,这个方法只能保证 实际休眠时间是大于等于参数设置的休眠时间的。

 

public class ThreadDemo {
     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
         System.out.println(System.currentTimeMillis());
         Thread.sleep(3 * 1000);
         System.out.println(System.currentTimeMillis());
     }
}

2、线程的状态 

2.1 观察线程的所有状态 

 线程的状态是⼀个枚举类型 Thread.State.

public class ThreadState {
    public static void main(String[] args) {
        for (Thread.State state : Thread.State.values()) {
            System.out.println(state);
        }
    }
}
  • NEW: 安排了工作, 还未开始行动
  • RUNNABLE: 可工作的,又可以分成正在⼯作中和即将开始⼯作.
  • BLOCKED: 这几个都表示排队等着其他事情
  • WAITING: 这几个都表示排队等着其他事情
  • TIMED_WAITING: 这几个都表示排队等着其他事情
  • TERMINATED: 工作完成了.

2.2 线程状态和状态转移的意义 

【JavaEE初阶】Thread 类及常见方法、线程的状态_第14张图片

大家不要被这个状态转移图吓到,我们重点是要理解状态的意义以及各个状态的具体意思。  

【JavaEE初阶】Thread 类及常见方法、线程的状态_第15张图片

还是我们之前的例子:
刚把李四、王五找来,还是给他们在安排任务,没让他们行动起来,就是 NEW 状态;
当李四、王五开始去窗口排队,等待服务,就进⼊到 RUNNABLE 状态。该状态并不表示已经被银行 工作人员开始接待,排在队伍中也是属于该状态,即可被服务的状态,是否开始服务,则看调度器的调度;
当李四、王五因为⼀些事情需要去忙,例如需要填写信息、回家取证件、发呆⼀会等等时,进⼊
BLOCKED WATING TIMED_WAITING 状态;
如果李四、王五已经忙完,为 TERMINATED 状态。
所以,我们上面内容介绍的 isAlive() 方法,可以认为是 处于不是 NEW 和 TERMINATED 的状态都是活着的。

2.3 观察线程的状态和转移

 观察 1: 关注 NEW RUNNABLE TERMINATED 状态的转换

public class ThreadStateTransfer {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000_0000; i++) {}
        }, "李四");
        System.out.println(t.getName() + ": " + t.getState());;
        t.start();
        while (t.isAlive()) {
            System.out.println(t.getName() + ": " + t.getState());;
        }
        System.out.println(t.getName() + ": " + t.getState());;
    }
}

观察 2: 关注 WAITING BLOCKED TIMED_WAITING 状态的转换

public static void main(String[] args) {
    final Object object = new Object();
    Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (object) {
                while (true) {
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
        }, "t1");
    t1.start();
    Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (object) {
                System.out.println("hehe");
            }
        }}, "t2");
    t2.start();
}

使⽤ jconsole 可以看到 t1 的状态是 TIMED_WAITING , t2 的状态是 BLOCKED
修改上面的代码, 把 t1 中的 sleep 换成 wait
public static void main(String[] args) {
        final Object object = new Object();
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (object) {
                    try {
                        // [修改这⾥就可以了!!!!!]
                        // Thread.sleep(1000);
                        object.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }, "t1");
 ...
    }

使用户jconsole 可以看到 t1 的状态是 WAITING。

结论:
  • BLOCKED 表示等待获取锁,WAITING 和 TIMED_WAITING 表示等待其他线程发来通知.
  • TIMED_WAITING 线程在等待唤醒,但设置了时限; WAITING 线程在无限等待唤醒

你可能感兴趣的:(JavaEE,java-ee,java)