Java 多线程

Z时代
2024-01-10
分类：综合

java

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。

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。

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。

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;
    }
}