Java 多线程

Posted 2021-01-29 Vincen_shen

一个线程的生命周期

线程是一个动态执行的过程，它也有一个从产生到死亡的过程。

下图显示了一个线程完整的生命周期。

• 新建状态:

  使用 new 关键字和 Thread 类或其子类建立一个线程对象后，该线程对象就处于新建状态。它保持这个状态直到程序 start() 这个线程。

• 就绪状态:

  当线程对象调用了start()方法之后，该线程就进入就绪状态。就绪状态的线程处于就绪队列中，要等待JVM里线程调度器的调度。

• 运行状态:

  如果就绪状态的线程获取 CPU 资源，就可以执行 run()，此时线程便处于运行状态。处于运行状态的线程最为复杂，它可以变为阻塞状态、就绪状态和死亡状态。

• 阻塞状态:

  如果一个线程执行了sleep（睡眠）、suspend（挂起）等方法，失去所占用资源之后，该线程就从运行状态进入阻塞状态。在睡眠时间已到或获得设备资源后可以重新进入就绪状态。可以分为三种：

  • 等待阻塞：运行状态中的线程执行 wait() 方法，使线程进入到等待阻塞状态。

  • 同步阻塞：线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为同步锁被其他线程占用)。

  • 其他阻塞：通过调用线程的 sleep() 或 join() 发出了 I/O 请求时，线程就会进入到阻塞状态。当sleep() 状态超时，join() 等待线程终止或超时，或者 I/O 处理完毕，线程重新转入就绪状态。

• 死亡状态:

  一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生时，该线程就切换到终止状态。

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线程的优先级

每一个 Java 线程都有一个优先级，这样有助于操作系统确定线程的调度顺序。

Java 线程的优先级是一个整数，其取值范围是 1 （Thread.MIN_PRIORITY ） - 10 （Thread.MAX_PRIORITY ）。

默认情况下，每一个线程都会分配一个优先级 NORM_PRIORITY（5）。

具有较高优先级的线程对程序更重要，并且应该在低优先级的线程之前分配处理器资源。但是，线程优先级不能保证线程执行的顺序，而且非常依赖于平台。

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创建一个线程

Java 提供了三种创建线程的方法：

• 通过实现 Runnable 接口；
• 通过继承 Thread 类本身；
• 通过 Callable 和 Future 创建线程。

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示例1  实现Runnable接口

package com.vmware.thread;

/**
 * 实现 Runnable 接口来实现多线程
 */
public class ThreadTest2 implements Runnable{
    private Thread t;
    private String threadName;

    public ThreadTest2(String name){
        threadName = name;
        System.out.println("Creating: " + threadName);
    }


    /**
     * 被 start() 方法自动调用，开始执行线程
     */
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Running: " + threadName);
        try{
            for(int i = 0; i < 5; i++) {
                System.out.println("Thread: " + threadName + " " + i);
                // 暂停线程3秒
                Thread.sleep(3000);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("Thread: " + threadName + " exiting.");
        }
    }

    /**
     * 执行 start() 方法，将线程变为 "就绪状态"，自动调用 run() 方法，将线程变为 "运行状态"
     */
    public void start() {
        System.out.println("String: " + threadName);
        if(t == null) {
            t = new Thread(this, threadName);
            t.start();
        }
    }

    public static void main(String[] args){
        // 创建一个线程
        ThreadTest2 t1 = new ThreadTest2("Thread-1");
        // 执行线程
        t1.start();

        // 创建一个线程
        ThreadTest2 t2 = new ThreadTest2("Thread-2");
        // 执行线程
        t2.start();
    }
}

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示例2 继承Thread类

package com.vmware.thread;


/**
 * 继承Thread类，必须重写 run() 方法，该方法是新线程的入口，它也必须调用 start() 方法才能执行。
 * 该方法尽管被列为一中多线程实现方式，但是本质上也是实现了 Runnable 接口的一个类。
 */
public class ThreadTest3 extends Thread{
    private String threadName;

    private ThreadTest3(String name){
        this.threadName = name;
        System.out.println("Creating: " + threadName);
    }

    @Override
    public synchronized void start() {
        System.out.println("Starting: " + threadName);
        super.start();
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Running: " + threadName);

        try{
            for(int i=0; i<5; i++){
                System.out.println("Thread: " + threadName + ", " + i);
                // 让线程睡眠3秒
                Thread.sleep(3000);
            }
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            System.out.println("Thread: " + threadName + " exiting.");
        }
    }

    public static void main(String[] args){
        ThreadTest3 t1 = new ThreadTest3("Thread-1");
        t1.start();

        ThreadTest3 t2 = new ThreadTest3("Thread-2");
        t2.start();
    }
}

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示例3  通过 Callable 和 Future 创建线程

• 1. 创建 Callable 接口的实现类，并实现 call() 方法，该 call() 方法将作为线程执行体，并且有返回值。

• 2. 创建 Callable 实现类的实例，使用 FutureTask 类来包装 Callable 对象，该 FutureTask 对象封装了该 Callable 对象的 call() 方法的返回值。

• 3. 使用 FutureTask 对象作为 Thread 对象的 target 创建并启动新线程。

• 4. 调用 FutureTask 对象的 get() 方法来获得子线程执行结束后的返回值。

public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {

        Callable<Integer> myCallable = new MyCallable();    // 创建MyCallable对象
        FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<Integer>(myCallable); //使用FutureTask来包装MyCallable对象

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            if (i == 30) {
                Thread thread = new Thread(ft);   //FutureTask对象作为Thread对象的target创建新的线程
                thread.start();                      //线程进入到就绪状态
            }
        }

        System.out.println("主线程for循环执行完毕..");
        
        try {
            int sum = ft.get();            //取得新创建的新线程中的call()方法返回的结果
            System.out.println("sum = " + sum);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}


class MyCallable implements Callable<Integer> {
    private int i = 0;

    // 与run()方法不同的是，call()方法具有返回值
    @Override
    public Integer call() {
        int sum = 0;
        for (; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            sum += i;
        }
        return sum;
    }
}

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