Java 线程讲解

迷南。 2021-09-22 08:56 282阅读 0赞

今天小编给大家简单讲解一下java线程相关的知识。

注：本文的前三部分内容参考了：[http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920357.html][http_www.cnblogs.com_dolphin0520_p_3920357.html]

### (一)线程的状态 ###

在正式学习Thread类中的具体方法之前，我们先来了解一下线程有哪些状态，这个将会有助于后面对Thread类中的方法的理解。  
  
　　线程从创建到最终的消亡，要经历若干个状态。一般来说，线程包括以下这几个状态：创建(new)、就绪(runnable)、运行(running)、阻塞(blocked)、time waiting、waiting、消亡（dead）。  
  
　　当需要新起一个线程来执行某个子任务时，就创建了一个线程。但是线程创建之后，不会立即进入就绪状态，因为线程的运行需要一些条件（比如内存资源，在前面的JVM内存区域划分一篇博文中知道程序计数器、Java栈、本地方法栈都是线程私有的，所以需要为线程分配一定的内存空间），只有线程运行需要的所有条件满足了，才进入就绪状态。  
  
　　当线程进入就绪状态后，不代表立刻就能获取CPU执行时间，也许此时CPU正在执行其他的事情，因此它要等待。当得到CPU执行时间之后，线程便真正进入运行状态。  
  
　　线程在运行状态过程中，可能有多个原因导致当前线程不继续运行下去，比如用户主动让线程睡眠（睡眠一定的时间之后再重新执行）、用户主动让线程等待，或者被同步块给阻塞，此时就对应着多个状态：time waiting（睡眠或等待一定的事件）、waiting（等待被唤醒）、blocked（阻塞）。  
  
　　当由于突然中断或者子任务执行完毕，线程就会被消亡。  
  
　　下面这副图描述了线程从创建到消亡之间的状态：

![SouthEast][]

在有些教程上将blocked、waiting、time waiting统称为阻塞状态，这个也是可以的，只不过这里我想将线程的状态和Java中的方法调用联系起来，所以将waiting和time waiting两个状态分离出来。

### （二）上下文切换 ###

对于单核CPU来说（对于多核CPU，此处就理解为一个核），CPU在一个时刻只能运行一个线程，当在运行一个线程的过程中转去运行另外一个线程，这个叫做线程上下文切换（对于进程也是类似）。  
  
　　由于可能当前线程的任务并没有执行完毕，所以在切换时需要保存线程的运行状态，以便下次重新切换回来时能够继续切换之前的状态运行。举个简单的例子：比如一个线程A正在读取一个文件的内容，正读到文件的一半，此时需要暂停线程A，转去执行线程B，当再次切换回来执行线程A的时候，我们不希望线程A又从文件的开头来读取。  
  
　　因此需要记录线程A的运行状态，那么会记录哪些数据呢？因为下次恢复时需要知道在这之前当前线程已经执行到哪条指令了，所以需要记录程序计数器的值，另外比如说线程正在进行某个计算的时候被挂起了，那么下次继续执行的时候需要知道之前挂起时变量的值时多少，因此需要记录CPU寄存器的状态。所以一般来说，线程上下文切换过程中会记录程序计数器、CPU寄存器状态等数据。  
  
　　说简单点的：对于线程的上下文切换实际上就是 存储和恢复CPU状态的过程，它使得线程执行能够从中断点恢复执行。  
  
　　虽然多线程可以使得任务执行的效率得到提升，但是由于在线程切换时同样会带来一定的开销代价，并且多个线程会导致系统资源占用的增加，所以在进行多线程编程时要注意这些因素。

### （三）THread类中方法 ###

通过查看java.lang.Thread类的源码可知：

![SouthEast 1][]

Thread类实现了Runnable接口，在Thread类中，有一些比较关键的属性，比如name是表示Thread的名字，可以通过Thread类的构造器中的参数来指定线程名字，priority表示线程的优先级（最大值为10，最小值为1，默认值为5），daemon表示线程是否是守护线程，target表示要执行的任务。  
  
　　下面是Thread类中常用的方法：  
  
　　以下是关系到线程运行状态的几个方法：  
  
　　1）start方法  
  
　　start()用来启动一个线程，当调用start方法后，系统才会开启一个新的线程来执行用户定义的子任务，在这个过程中，会为相应的线程分配需要的资源。  
  
　　2）run方法  
  
　　run()方法是不需要用户来调用的，当通过start方法启动一个线程之后，当线程获得了CPU执行时间，便进入run方法体去执行具体的任务。注意，继承Thread类必须重写run方法，在run方法中定义具体要执行的任务。  
  
　　3）sleep方法  
  
　　sleep方法有两个重载版本：

sleep(long millis)     //参数为毫秒

sleep(long millis,int nanoseconds)    //第一参数为毫秒，第二个参数为纳秒

4）yield方法  
  
　　调用yield方法会让当前线程交出CPU权限，让CPU去执行其他的线程。它跟sleep方法类似，同样不会释放锁。但是yield不能控制具体的交出CPU的时间，另外，yield方法只能让拥有相同优先级的线程有获取CPU执行时间的机会。  
  
　　注意，调用yield方法并不会让线程进入阻塞状态，而是让线程重回就绪状态，它只需要等待重新获取CPU执行时间，这一点是和sleep方法不一样的。  
  
　　5）join方法  
  
　　join方法有三个重载版本：

join()
    join(long millis)     //参数为毫秒
    join(long millis,int nanoseconds)    //第一参数为毫秒，第二个参数为纳秒

假如在main线程中，调用thread.join方法，则main方法会等待thread线程执行完毕或者等待一定的时间。如果调用的是无参join方法，则等待thread执行完毕，如果调用的是指定了时间参数的join方法，则等待一定的事件。  
6）interrupt方法  
  
　　interrupt，顾名思义，即中断的意思。单独调用interrupt方法可以使得处于阻塞状态的线程抛出一个异常，也就说，它可以用来中断一个正处于阻塞状态的线程；另外，通过interrupt方法和isInterrupted()方法来停止正在运行的线程。

7）stop方法  
  
　　stop方法已经是一个废弃的方法，它是一个不安全的方法。因为调用stop方法会直接终止run方法的调用，并且会抛出一个ThreadDeath错误，如果线程持有某个对象锁的话，会完全释放锁，导致对象状态不一致。所以stop方法基本是不会被用到的。  
  
　　8）destroy方法  
  
　　destroy方法也是废弃的方法。基本不会被使用到。

以下是关系到线程属性的几个方法：  
  
　　1）getId  
  
　　用来得到线程ID  
  
　　2）getName和setName  
  
　　用来得到或者设置线程名称。  
  
　　3）getPriority和setPriority  
  
　　用来获取和设置线程优先级。  
  
　　4）setDaemon和isDaemon  
  
　　用来设置线程是否成为守护线程和判断线程是否是守护线程。  
  
　　守护线程和用户线程的区别在于：守护线程依赖于创建它的线程，而用户线程则不依赖。举个简单的例子：如果在main线程中创建了一个守护线程，当main方法运行完毕之后，守护线程也会随着消亡。而用户线程则不会，用户线程会一直运行直到其运行完毕。在JVM中，像垃圾收集器线程就是守护线程。  
  
　　Thread类有一个比较常用的静态方法currentThread()用来获取当前线程。  
  
　　在上面已经说到了Thread类中的大部分方法，那么Thread类中的方法调用到底会引起线程状态发生怎样的变化呢？下面一幅图就是在上面的图上进行改进而来的：  
  
![SouthEast 2][]

### （四）线程实现的两种方式： ###

\--创建线程的方式  
\----1 继承Thread类  
\----2 实现Runnalble接口

（一）继承Thread类

public class Thread1 extends  Thread{
    	public void run(){
    		for(int i=0;i<=100;i++){
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);//Thread-0
    		}
    	}
    	public static void main(String[] agrs){
    		Thread1 thread1 = new Thread1();
    		thread1.start();
    		for(int i=0;i<=100;i++){
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);//main()
    		}
    	}
    }

（二）实现Runnable接口

public class Thread2 implements  Runnable{
    	public void run(){
    		for(int i=0;i<=100;i++){
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);//Thread-0
    		}
    	}
    	public static void main(String[] agrs){
    		Thread2 thread2 = new Thread2();//这个不是线程对象，只有Thread以及子类才是线程对象
    		Thread thread = new Thread(thread2);//把Runnable实现类的对象作为实参传递
    		thread.start();
    		for(int i=0;i<=100;i++){
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);//main()
    		}
    	}
    }

（三）实现一个简单的卖票系统

public class SaleThread implements  Runnable{
    	
    	int tickets = 50;
    	@Override
    	public synchronized void run(){//锁对象是this，即saleThread
    		while(true){
    			if(tickets>0){
    				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了"+tickets+"号票");
    				tickets--;
    			}else{
    				System.out.println("票卖光了");
    				break;
    			}
    		}
    	}
    	public static void main(String[] agrs){
    		SaleThread saleThread = new SaleThread();//这个不是线程对象，只有Thread以及子类才是线程对象
    		//三个窗口在卖票
    		Thread thread1 = new Thread(saleThread,"窗口1");
    		Thread thread2 = new Thread(saleThread,"窗口2");
    		Thread thread3 = new Thread(saleThread,"窗口3");
    		thread1.start();
    		thread2.start();
    		thread3.start();
    	}
    }

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