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Java Thread多線程全面解析

2019-11-26 14:10:43
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供稿:網友

多線程是java中很重要的知識點,在此小編給大家總結Java Thread多線程,非常有用,希望大家可以掌握哦。

一.線程的生命周期及五種基本狀態

關于Java中線程的生命周期,首先看一下下面這張較為經典的圖:

上圖中基本上囊括了Java中多線程各重要知識點。掌握了上圖中的各知識點,Java中的多線程也就基本上掌握了。主要包括:

Java線程具有五種基本狀態

新建狀態(New):當線程對象對創建后,即進入了新建狀態,如:Thread t = new MyThread();

就緒狀態(Runnable):當調用線程對象的start()方法(t.start();),線程即進入就緒狀態。處于就緒狀態的線程,只是說明此線程已經做好了準備,隨時等待CPU調度執行,并不是說執行了t.start()此線程立即就會執行;

運行狀態(Running):當CPU開始調度處于就緒狀態的線程時,此時線程才得以真正執行,即進入到運行狀態。注:就 緒狀態是進入到運行狀態的唯一入口,也就是說,線程要想進入運行狀態執行,首先必須處于就緒狀態中;

阻塞狀態(Blocked):處于運行狀態中的線程由于某種原因,暫時放棄對CPU的使用權,停止執行,此時進入阻塞狀態,直到其進入到就緒狀態,才 有機會再次被CPU調用以進入到運行狀態。

根據阻塞產生的原因不同,阻塞狀態又可以分為三種:

1.等待阻塞:運行狀態中的線程執行wait()方法,使本線程進入到等待阻塞狀態;

2.同步阻塞 -- 線程在獲取synchronized同步鎖失敗(因為鎖被其它線程所占用),它會進入同步阻塞狀態;

3.其他阻塞 -- 通過調用線程的sleep()或join()或發出了I/O請求時,線程會進入到阻塞狀態。當sleep()狀態超時、join()等待線程終止或者超時、或者I/O處理完畢時,線程重新轉入就緒狀態。

死亡狀態(Dead):線程執行完了或者因異常退出了run()方法,該線程結束生命周期。

二. Java多線程的創建及啟動

Java中線程的創建常見有如三種基本形式

1.繼承Thread類,重寫該類的run()方法。

class MyThread extends Thread {private int i = ;@Overridepublic void run() {for (i = ; i < ; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);}}} public class ThreadTest {public static void main(String[] args) {for (int i = ; i < ; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);if (i == ) {Thread myThread = new MyThread(); // 創建一個新的線程 myThread 此線程進入新建狀態Thread myThread = new MyThread(); // 創建一個新的線程 myThread 此線程進入新建狀態myThread.start(); // 調用start()方法使得線程進入就緒狀態myThread.start(); // 調用start()方法使得線程進入就緒狀態}}}} 

如上所示,繼承Thread類,通過重寫run()方法定義了一個新的線程類MyThread,其中run()方法的方法體代表了線程需要完成的任務,稱之為線程執行體。當創建此線程類對象時一個新的線程得以創建,并進入到線程新建狀態。通過調用線程對象引用的start()方法,使得該線程進入到就緒狀態,此時此線程并不一定會馬上得以執行,這取決于CPU調度時機。

2.實現Runnable接口,并重寫該接口的run()方法,該run()方法同樣是線程執行體,創建Runnable實現類的實例,并以此實例作為Thread類的target來創建Thread對象,該Thread對象才是真正的線程對象。

class MyRunnable implements Runnable {private int i = ;@Overridepublic void run() {for (i = ; i < ; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);}}} public class ThreadTest {public static void main(String[] args) {for (int i = ; i < ; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);if (i == ) {Runnable myRunnable = new MyRunnable(); // 創建一個Runnable實現類的對象Thread thread = new Thread(myRunnable); // 將myRunnable作為Thread target創建新的線程Thread thread = new Thread(myRunnable);thread.start(); // 調用start()方法使得線程進入就緒狀態thread.start();}}}} 

相信以上兩種創建新線程的方式大家都很熟悉了,那么Thread和Runnable之間到底是什么關系呢?我們首先來看一下下面這個例子。

public class ThreadTest {public static void main(String[] args) {for (int i = ; i < ; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);if (i == ) {Runnable myRunnable = new MyRunnable();Thread thread = new MyThread(myRunnable);thread.start();}}}}class MyRunnable implements Runnable {private int i = ;@Overridepublic void run() {System.out.println("in MyRunnable run");for (i = ; i < ; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);}}}class MyThread extends Thread {private int i = ;public MyThread(Runnable runnable){super(runnable);}@Overridepublic void run() {System.out.println("in MyThread run");for (i = ; i < ; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);}}} 

同樣的,與實現Runnable接口創建線程方式相似,不同的地方在于

 Thread thread = new MyThread(myRunnable); 

那么這種方式可以順利創建出一個新的線程么?答案是肯定的。至于此時的線程執行體到底是MyRunnable接口中的run()方法還是MyThread類中的run()方法呢?通過輸出我們知道線程執行體是MyThread類中的run()方法。其實原因很簡單,因為Thread類本身也是實現了Runnable接口,而run()方法最先是在Runnable接口中定義的方法。

public interface Runnable {public abstract void run();} 

我們看一下Thread類中對Runnable接口中run()方法的實現:

  @Overridepublic void run() {if (target != null) {target.run();}} 

也就是說,當執行到Thread類中的run()方法時,會首先判斷target是否存在,存在則執行target中的run()方法,也就是實現了Runnable接口并重寫了run()方法的類中的run()方法。但是上述給到的列子中,由于多態的存在,根本就沒有執行到Thread類中的run()方法,而是直接先執行了運行時類型即MyThread類中的run()方法。

3.使用Callable和Future接口創建線程。具體是創建Callable接口的實現類,并實現clall()方法。并使用FutureTask類來包裝Callable實現類的對象,且以此FutureTask對象作為Thread對象的target來創建線程。

看著好像有點復雜,直接來看一個例子就清晰了。

public class ThreadTest {public static void main(String[] args) {Callable<Integer> myCallable = new MyCallable(); // 創建MyCallable對象FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<Integer>(myCallable); //使用FutureTask來包裝MyCallable對象for (int i = ; i < ; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);if (i == ) {Thread thread = new Thread(ft); //FutureTask對象作為Thread對象的target創建新的線程thread.start(); //線程進入到就緒狀態}}System.out.println("主線程for循環執行完畢..");try {int sum = ft.get(); //取得新創建的新線程中的call()方法返回的結果System.out.println("sum = " + sum);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} catch (ExecutionException e) {e.printStackTrace();}}}class MyCallable implements Callable<Integer> {private int i = ;// 與run()方法不同的是,call()方法具有返回值@Overridepublic Integer call() {int sum = ;for (; i < ; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);sum += i;}return sum;}} 

首先,我們發現,在實現Callable接口中,此時不再是run()方法了,而是call()方法,此call()方法作為線程執行體,同時還具有返回值!在創建新的線程時,是通過FutureTask來包裝MyCallable對象,同時作為了Thread對象的target。那么看下FutureTask類的定義:

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {//....} public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {void run();} 

于是,我們發現FutureTask類實際上是同時實現了Runnable和Future接口,由此才使得其具有Future和Runnable雙重特性。通過Runnable特性,可以作為Thread對象的target,而Future特性,使得其可以取得新創建線程中的call()方法的返回值。

執行下此程序,我們發現sum = 4950永遠都是最后輸出的。而“主線程for循環執行完畢..”則很可能是在子線程循環中間輸出。由CPU的線程調度機制,我們知道,“主線程for循環執行完畢..”的輸出時機是沒有任何問題的,那么為什么sum =4950會永遠最后輸出呢?

原因在于通過ft.get()方法獲取子線程call()方法的返回值時,當子線程此方法還未執行完畢,ft.get()方法會一直阻塞,直到call()方法執行完畢才能取到返回值。

上述主要講解了三種常見的線程創建方式,對于線程的啟動而言,都是調用線程對象的start()方法,需要特別注意的是:不能對同一線程對象兩次調用start()方法。

三. Java多線程的就緒、運行和死亡狀態

就緒狀態轉換為運行狀態:當此線程得到處理器資源;

運行狀態轉換為就緒狀態:當此線程主動調用yield()方法或在運行過程中失去處理器資源。

運行狀態轉換為死亡狀態:當此線程線程執行體執行完畢或發生了異常。

此處需要特別注意的是:當調用線程的yield()方法時,線程從運行狀態轉換為就緒狀態,但接下來CPU調度就緒狀態中的哪個線程具有一定的隨機性,因此,可能會出現A線程調用了yield()方法后,接下來CPU仍然調度了A線程的情況。

由于實際的業務需要,常常會遇到需要在特定時機終止某一線程的運行,使其進入到死亡狀態。目前最通用的做法是設置一boolean型的變量,當條件滿足時,使線程執行體快速執行完畢。如:

public class ThreadTest {public static void main(String[] args) {MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();Thread thread = new Thread(myRunnable);for (int i = ; i < ; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);if (i == ) {thread.start();}if(i == ){myRunnable.stopThread();}}}}class MyRunnable implements Runnable {private boolean stop;@Overridepublic void run() {for (int i = ; i < && !stop; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);}}public void stopThread() {this.stop = true;}}

以上所述是小編給大家介紹的Java Thread多線程全面解析,希望對大家有所幫助,如果大家有任何疑問請給我留言,小編會及時回復大家的。在此也非常感謝大家對武林網網站的支持!

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