【JavaEE】Thread 类及常用方法

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一、Thread 类

Thread 类我们可以理解为是 java 用于管理线程的一个类，里面封装了操作系统提供的线程管理这一方面的 API （Thread 是优化后的结果）, Java 代码创建的每一个线程，可以理解为为 Thread 实例化的对象，Thread 对象用于描述线程的信息。

Java 标准库中 Thread 类可以视为是对操作系统对线程管理方面提供的 API 进行了进一步的抽象和封装.

API : Application Programing linerface

给你一个软件，你能对他干什么，基于它提供的这些功能，就可以写一些代码,然后封装在一起，方便别人使用。

编辑计算机通常只有一个CPU（多核心），单核心在任意时刻只能执行一条机器指令，每个线程只有获得CPU的使用权才能执行指令。所谓多线程的并发运行，其实是指从宏观上看，各个线程轮流获得CPU的使用权，分别执行各自的任务。在运行池中，会有多个处于就绪状态的线程在等待CPU，JAVA虚拟机的一项任务就是负责线程的调度，线程调度是指按照特定机制为多个线程分配CPU的使用权。

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1.1 Thread 的常见构造方法

方法名	解释：
Thread()	创建线程对象
Thread( Runnable target )	使用 Runnable对象创建线程对象
Thread( String name )	创建线程对象，并为其命名 （方便辨认）
Thread(Runnable target, String name)	使用 Runnable 对象创建线程对象，并命名
Thread(ThreadGroup group,Runnable target)	线程可以被用来分组管理，分好的组即为线程组。

二、 Thread 的常见属性

属性	获取方法
ID	getId()
名称	getName()
状态	getState()
优先级	getPriority()
是否后台线程	isDaemon()
是否存活	isAlive()
是否被中断	isInterrupted()
返回对当前正在执行的线程对象的引用	Thread.currentThread

ID ：每个线程创建的是时候都会有一个唯一的 id,不同线程不会重复

名称：给每个线程起一个别名，例如：语言通话进程，文字交流进程，动态分享进程，调试进程的时候方便辨别。

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2.1 启动一个线程

java 代码创建线程的方法主要有三种

自定义类继承 Thread 类 ，重写父类 run 方法

自定义类实现Runnable 接口，重写 run 方法

lambda 表达式，不依托类，直接指向 run 方法重写

采用 lambda表达式创建线程对象

publicstaticvoidmain(String[] args){
       Thread t = newThread(() -> { //采用 lambda表达式创建线程对象
          System.out.println("线程 t 启动");
       });
​
       t.start(); // 启动线程,从启动开始就有两个线程流参与 CPU 的调度执行
​
       System.out.println("主线程 main");
}

我们创建了一个线程对象，然后重写父类的 run 方法，这并不意味着线程就可以运行了。

线程的 run 方法， 我们可以理解为主线程的 main() 方法, 我们刚开始接触编程的时候，应该都听过程序是从 main () 函数开始执行的， 此时 run 方法，就可以认为是 另一个线程的 main() 方法，多线程并发执行。run 方法中就是我们程序的另一个执行流。

例如： qq 在打视频电话的时候，同时也可以接收qq 消息， 视频电话是一个线程，聊天窗口也是个线程，并发执行，互不干扰，此时我们把 qq 聊天窗口当作是 main() 方法，qq 视频通话当作是 t 线程的 run() 方法， 两个线程同属于 qq 这个进程， 当我们 启动qq 时，（一个进程中必须包含一个线程，线程是系统调度的基本单位）默认启动的是 主线程执行main()方法 , qq 一打开，聊天消息响不停，没有问题，我们不启动qq 视频电话或者是没有好友打来电话，t 线程不会被启动，这并不意味着 qq视频通话的功能不存在，需要的是手动或者是被动的启动， 那么 t 线程启动的方式就是调用我们的 t.start() 方法 ，此时 t 线程才是真正的独立的执行了，我们点击视频通话的操作就可以想象为调用了线程的start 方法启动。

调用了 start() 方法，此时真正的在操作系统的底层创建出一个可以被调度执行的线程。

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2.2 获取当前线程的引用 currentThread()

publicstatic Thread.currentThread();  //返回当前线程对象的引用

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2.3 休眠当前线程 sleep()

那个线程调用该方法就会进入休眠状态（阻塞），该进程暂时不参加系统的调度。该方法会抛出InterruptedException 异常

public static void sleep(long millis) throws InterruptedException	休眠当前线程 millis毫秒
public static void sleep(long millis, int nanos) throwsInterruptedException	可以更高精度的休眠

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2.3 终止一个线程

一个线程启动之后，进入工作状态，就会按照我们设计的程序功能去执行，没有执行完毕也不会无缘无故的结束掉线程，以上述qq 视频通话为例, 打qq 视频通话，需要我们手动启动qq 视频通话，或者好友打来视频电话，这涉及到线程的启动（调用 start () 方法）。

如果我们想要结束掉视频通话，一般情况下有两种方法

就需要手动点击挂断，通话双方都可，意思就是线程可以主动的结束（我挂断），也可以被动的结束（好友挂断），无论是是挂断电话，线程都会结束。

无可抗因素，例如，手机断网，当我们手机没有网络支持，通话自然而然结束，或者是网络特别卡顿，也有可能结束掉线程，再或者是手机内存不够，系统无法继续为qq 提供内存资源使其运行，会强制中止 qq 的进程，一般是直接干掉进程（进程是操作系统分配资源的基本单位，进程包含线程，多线程共享进程资源）。

那我们java 代码在没有 （bug）的情况下如何终止进程，常见的有两种处理方法：

1. 共享标记来进行沟通
2. 调用 interrupt() 方法来通知线程该结束了

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2.2.1 共享标记

publicclassDemo1 {
    privatestatic boolean flag = true; //共享标记
​
    publicstaticvoidmain(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = newThread(() -> { //采用 lambda表达式创建线程对象
            while(flag) { // 使用共享标记可以由其他线程中止本线程
                try {
                    Thread.sleep(200);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("线程 t 执行");
            }
        });
​
        t.start(); // 启动线程,从启动开始就有两个线程流参与 CPU 的调度执行
​
        System.out.println("主线程 main 一秒后中止 t 线程");
        Thread.sleep(1000); //线程休眠一秒后再被CPU调度执行
        flag = false;
        System.out.println("t 线程已被中止");
    }
}

我们定义一个boolean类型 的成员变量 flag 用于条件判断终止线程，条件判断然后 return 、抛异常都可以。

运行结果：

运行结果有些意外，为什么当 main 线程中打印了 t 线程已被中止， 最后线程 t还打印了一个 线程 t 执行呢？ 这个问题与系统的调度有一定的关系，两个线程并发执行，可能是由一个 cpu 核心处理，那么这两个线程就在 cpu 上切换执行，完全有可能，t 线程已经完成了第五次的条件判断，还没来的及打印， cpu 就执行main 线程 修改flag = false,然后打印，此时再切换为 t 线程 ，继续打印，再从 flag 读取 boolean 值进行条件判断就不符合条件了，当然 系统怎么调度的的线程，执行顺序是无序的，会有多种可能，而且 线程可以迸发执行，共享一个控制台的话，打印是必须得分个先后得，所以这种情况是正常得。

关于将 flag 设置为成员变量的问题：

那能不能将 flag 定义在 main() 方法内部， 线程 t 能不能访问到 flag 呢， 答案可以的。**

但是这里报错了，原因是：lambda表达式中使用的变量应该是final或有效final，意思就是只能使用不发生改变的属性，如果我们 main 中只定义 flag = true; 并不对 flag 值进行修改，那么 lambda表达式中就可以访问到 flag 。

以上代码大致可以理解一下Java 代码线程终止线程的一种方式，写的有些简陋可能会涉及到线程安全的问题，这个篇博客在叙述。

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2.2.2 调用 interrupt() 方法

刚刚采用的 共享标记的方法终止线程，共享标记需要我们手动的创建， interrupt() 方法是 Thread 类内置的一个方法，方法内部提供一个标志位，所以我们只需要调用该方法就可以实现终止线程的效果。

interrupt() 方法对调用线程设置标志位

使用 Thread.interrupted() 或者 Thread.currentThread().isInterrupted() 判断线程是否创建了标志位

Thread.currentThread() : 返回对当前正在执行的线程对象的引用，针对于该线程判断是否创建了标志位

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

方法	说明
public void interrupt()	中断对象关联的线程，如果线程正在阻塞，则以异常方式通知，否则设置标志位
public static boolean interrupted()	判断当前线程的中断标志位是否设置，调用后清除标志位
public boolean isInterrupted()	判断对象关联的线程的标志位是否设置，调用后不清除标志位

我们使用 isInterrupted() 方法来判断是否设置了标志位（没有是 false），用interrupt() 方法进行标志位设置 true。

publicclassDemo2 {
    publicstaticvoidmain(String[] args) throws InterruptedException {
​
        Thread t = newThread(() -> { //采用 lambda表达式创建线程对象
            while(!Thread.currentThread().isInterrupted()) { //isInterrupted() 判断是否设置了标志位
                //!Thread.interrupted();
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("线程 t 执行");
            }
        });
​
        t.start(); // 启动线程,从启动开始就有两个线程流参与 CPU 的调度执行
​
        System.out.println("主线程 main 3秒后中止 t 线程");
        Thread.sleep(3000); //线程休眠一秒后再被CPU调度执行
        
        t.interrupt(); // 设置把标志位,并将标志设置为true;
    }
}

Thread 接收到的是否有标志位通知有两种情况：

如果线程是因为 调用了sleep、join 等方法的原因阻塞（只要是阻塞，阻塞可以看作线程暂时不参加 CPU 的调度了），然后 t. interrupt() 方法设置标志，那么会通过抛出 InterruptedException 异常的形式通知，将线程唤醒，此处博主使用 sleep() 使得 t 线程休眠(阻塞一秒)，主线程（main）调用方法设置标志后线程被强制唤醒，sleep() 会将标志位置为空 （标志位置为 false），意思就是相当于没设置标志，isInterrupted() 方法检查没有标志位，返回 false, 然后方法前面 ！（非），结果返回 true, 线程不会终止。
当抛出 InterruptedException 异常的时候, 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（博主这里直接将异常抛出,所以标志位就被清空了）, 也可跳出循环结束线程（break）。

没有阻塞等特殊情况，有两种方式判断是否存在标志位：

1）Thread.interrupted() 判断当前线程的中断标志被设置，清除中断标志 （清除后返回false）*
2）Thread.currentThread().isInterrupted() 判断指定线程的中断标志被设置，不清除中断标志

那么博主这段代码明显是第一种方式，设置一个标志位也是一波三折，看看运行结果：

抛出异常后 t 线程继续执行，说明抛出异常后，标志位被清除了，t 线程是循环一次sleep 阻塞一秒嘛，所以打印了两个结果，第三秒，主线程给 t 线程设置标志位(本意结束 t 线程)，结果直接唤醒 阻塞中的 t 线程，从sleep 状态被唤醒后，sleep 将 isInterrupted() 的标志位清空，导致循环无法结束。

阻塞状态被设置标志位唤醒，将标志位清空的目的也是为了线程对何时结束有一个灵活的掌控， 如果上述状态我们对 sleep 进行异常处理 carch 里面添加break； 或者是 return； 都是可以的比较灵活。

调用 interrupt() 方法终止线程本质上还是设置标志位，不是说直接将线程干掉，而是程序通过标志位的信息可以进行终止线程的操作。

两个人打qq 视频电话，你不挂断，我也不挂断，那就一直死循环，挂断就相当于对这个循环按 break; 循环结束，如果该线程没有什么其他程序要执行的话启动周期也结束了。

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2.3 join() 等待一个线程

等待一个线程，预设一个场景：

在只有一个厕所的情况下，李四只有等待张三（线程）执行完毕后才能上厕所（被调度），期间李四只能是耐心等待，也不能干其他的事。

同一进程下，多线程的调度是并发执行（CPU 来回切换执行线程），操作系统对线程的调度是无序的，每个线程被执行的时间也是未知的，无法判断线程之间的执行的先后顺序，那么使用 join 方法就可以指定那个线程等待那个线程执行完毕。

publicstaticvoidmain(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = newThread( () -> {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("线程 t 执行");
            }
        });
​
        t.start(); //启动线程 t
​
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("主线程 main 执行");
        }
    }

运行打印结果有时候 main 线程前，有时候 t 线程在前，这也说体现了线程的调度是无序的这个概念，添加 sleep函数的目的就是使得线程休眠一秒再执行，因为CPU 的执行速度很快，数据量小无法观察到这种并发调度的状态。

假设现在我们想让 main 主线程等待 t 线程执行完毕后再执行 自身的操作，就可以使用 join 方法。

很明显，使用 join 方法后线程的调度是有序的，但是此时 两个线程不再是并发执行，而是串行执行了， 在main 线程中 调用了 t. join 方法，意思就是 让main 线程等待 线程 t 执行完毕后，再往下执行， 谁调用，谁等待，等待的一方，直接进入 Blocked 阻塞状态，阻塞可以看作线程暂时不参加 CPU 的调度执行。

main 线程调用 t.join 的时候，如果 t 正在运行，此时 main 线程直接进入阻塞态，直到 t 线程执行完毕（run 方法执行完了），main 线程才会解除阻塞，继续参与系统调度，CPU 执行。

如果 t 线程一直在执行，那么 main 线程就会一直处于阻塞状态，这谁能忍，所以 join 还有另一个重载后的方法，可以在调用 join 时提供一个最大等待时间的参数，超出等待时间 main 线程也可以解除阻塞态。

方法	说明
public void join()	等待线程结束
public void join(long millis)	等待线程结束，最多等 millis 毫秒
public void join(long millis, int nanos)	同理，更高精度

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至此，Java Thread 类及常用方法属性 博主已经分享完了，希望对大家有所帮助，如有不妥之处欢迎批评指正。

本期收录于博主的专栏——JavaEE，适用于编程初学者，感兴趣的朋友们可以订阅，查看其它“JavaEE基础知识”。

下期预告：线程的状态及线程安全相关问题

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