Java 基础篇之 Thread
- New：线程刚刚创建，还未加入线程调度
- Runnable：就绪态，调用 start() 后，线程加入线程调度。此时，只要获取到 CPU 时间片，就会进入运行态
- Running：运行态，线程获取到 CPU 时间片后，就会被 CPU 运行。可以通过 yield() 主动让出时间片，会使得线程返回就绪态
- Blocked：阻塞态，此时线程需要等待释放信号才能进入就绪态，如等待用户输入、等待锁被解除
- Dead：线程结束或抛出未捕获异常
下面我们来学习一下如何创建线程。
1. 创建线程的两种方法
extends Thread implements Runnable
1.1 继承 Thread 类
public class MyThread extends thread {
@Override
public void run() {
// ...
}
}
MyThread thread = new MyThread(); thread.start();
注意是调用 start 方法，而不是直接调用 run 方法。
调用 start 方法会进入 runnable 就绪态。当分配到 CPU 时间片时，run() 方法就会执行，从而进入 Running 态。
1.2 实现 Runnable 接口
public class MyThread implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("hello...");
}
}
Thread thread = new Thread(new MyThread()); thread.start();
Lambda 写法：
Thread thread = new Thread(() -> {
System.out.println("你好");
});
thread.start();
2. 线程内部概念
2.1 常用 API
// 获取当前线程 Thread thread = Thread.currentThread(); // 获取线程 ID long id = thread.getId(); // 获取线程 Name String name = thread.getName(); // 获取线程优先级 int priority = thread.getPriority(); // 判定线程是否为守护线程 boolean isDaemon = thread.isDaemon(); // 判定线程是否被中断；被中断会进入阻塞 Blocked 状态 boolean isInterrupted = thread.isInterrupted(); // 判定线程是否存活 boolean isAlive = thread.isAlive();
线程优先级
Thread 中定义了三个优先级常量：
public final static int MIN_PRIORITY = 1; public final static int NORM_PRIORITY = 5; public final static int MAX_PRIORITY = 10;
所以线程一共有 10 个优先级，最低为 1，最高为 10，默认为 5
2.2 守护线程
private boolean daemon = false;
public final boolean isDaemon() {
return daemon;
}
public final void setDaemon(boolean on) {
checkAccess();
if (isAlive()) {
throw new IllegalThreadStateException();
}
daemon = on;
}
守护线程的含义是：该线程是一个后台线程，依赖于其他线程，当其他线程都结束之后，该线程也会自动结束。当正在运行的都是守护线程的时候，Java 虚拟机会关闭。
example:
public static void main(String[] args) {
Thread front = new Thread(() -> {
System.out.println("前台线程开始运行...");
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("前台线程运行结束");
});
Thread back = new Thread(() -> {
while (true) {
System.out.println("后台线程开始运行，当前台线程 Dead，我就自杀！");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
front.start();
back.setDaemon(true);
back.start();
}
result:
前台线程开始运行... 后台线程开始运行，当前台线程 Dead，我就自杀！ 后台线程开始运行，当前台线程 Dead，我就自杀！ 后台线程开始运行，当前台线程 Dead，我就自杀！ 前台线程运行结束
2.3 线程状态转换、线程交互
在上面的状态图里，我们已经看到了部分线程状态转换、线程交互的方法。这里详细总结一下这部分的知识。
2.3.1 sleep
Thread 提供了 sleep 静态方法，可以使线程进入阻塞态指定时间，单位是毫秒。超时后，线程自动进入就绪态，等待再次分配 CPU 时间片进入运行态。
源码：
public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;
Example:
Thread.sleep(1000); // 睡眠 1s
这个方法非常常见，是 Thread 中使用最多的 API 之一。
2.3.2 yield
Thread 提供了 yield 静态方法，可以使当前线程主动让出时间片，进入就绪态，等待再次分配时间片。
public static native void yield();
2.3.3 join
等待该线程死亡，即在 B 线程中调用了 A.join()，那么 B 线程将在此处等待 A 线程死亡才会继续往下执行。
public final void join() throws InterruptedException {
join(0);
}
public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException {
long base = System.currentTimeMillis();
long now = 0;
if (millis < 0) {
throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
}
if (millis == 0) {
while (isAlive()) {
wait(0);
}
} else {
while (isAlive()) {
long delay = millis - now;
if (delay <= 0) {
break;
}
wait(delay);
now = System.currentTimeMillis() - base;
}
}
}
注意这里调用了 Object 类的 wait 方法。
Example:
public static void main(String[] args) {
Thread front = new Thread(() -> {
System.out.println("开始下载文件...");
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("下载进度" + i + "%");
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("下载结束，是否打开文件？");
});
Thread back = new Thread(() -> {
System.out.println("等待文件下载完毕...");
try {
front.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("是，文件打开如下...");
});
front.start();
back.start();
}
Result:
开始下载文件... 等待文件下载完毕... 下载进度0% 下载进度1% // ... 下载进度99% 下载结束，是否打开文件？ 是，文件打开如下...
2.3.4 Object 的 wait 和 notify
在 Thread 的 join 方法中使用了 wait 方法，wait 和 notify 是 Object 提供的线程之间协调工作的方法。
public final void wait() throws InterruptedException {
wait(0);
}
// timeout 表示最长等待多长时间，如果 = 0，则表示一直等待，直到 notify 被触发！
public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;
public final native void notify();
public final native void notifyAll();
使用某个对象的 wait 方法，使得当前线程进入阻塞态，直到该对象的 notify 方法被调用，该线程进入就绪态。如果该对象的 wait 方法被多个线程调用，那么 notify 方法会随机释放一个线程。如果想要释放所有线程，使用 notifyAll 方法。
注意，使用 wait 和 notify 方法时，必须对该对象加锁。
Example：
public static void main(String[] args) {
Integer obj = 1;
Thread front = new Thread(() -> {
System.out.println("线程1开始下载文件...");
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
System.out.println("下载进度" + (i*10) + "%");
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("下载结束，通知线程2打开文件");
synchronized (obj) {
obj.notify();
}
});
Thread back = new Thread(() -> {
System.out.println("线程2启动，等待线程1通知文件下载完成...");
synchronized (obj) {
try {
obj.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("接受到线程1通知，打开文件");
});
front.start();
back.start();
}
Result:
线程1开始下载文件... 线程2启动，等待线程1通知文件下载完成... 下载进度10% 下载进度20% 下载进度30% 下载进度40% 下载进度50% 下载进度60% 下载进度70% 下载进度80% 下载进度90% 下载进度100% 下载结束，通知线程2打开文件 接受到线程1通知，打开文件
3. 多线程并发问题
在多线程环境下，经常会出现并发问题，主要体现在抢占临界资源问题上。
比如同时调用某个对象。
解决办法通常是使用支持并发的对象（即对象内的资源被加锁了），比如 ConcurrentHashMap，或者直接对调用该对象的代码块加锁。
最简单的加锁方式就是 synchronized，如：
synchronized (user) {
user.setName("hello");
}
4. 线程池
创建和销毁线程通常会消耗一定的资源，如果在线程非常多的情况下，这种资源消耗就不可小视了。这时候我们引入了线程池的概念——通俗理解，管理线程的容器。
这里用一个简单的例子演示一下线程池的使用：
- 创建 ExecutorService 和提交 Runnable
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(3);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Runnable runnable = () -> {
Thread currentThread = Thread.currentThread();
System.out.println(currentThread.getName() + " 执行任务");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(currentThread.getName() + " 完毕");
};
pool.execute(runnable);
}
pool.shutdown();
正文到此结束
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