java多線程-概念&創(chuàng)建啟動&中斷&守護線程&優(yōu)先級&線程狀態(tài)(多線程編程之一)

沙門空海 2018-01-16

展開全文

多線程系列教程：

java多線程-概念&創(chuàng)建啟動&中斷&守護線程&優(yōu)先級&線程狀態(tài)（多線程編程之一）
java多線程同步以及線程間通信詳解&消費者生產(chǎn)者模式&死鎖&Thread.join()（多線程編程之二）
java&android線程池-Executor框架之ThreadPoolExcutor&ScheduledThreadPoolExecutor淺析（多線程編程之三）
Java多線程：Callable、Future和FutureTask淺析（多線程編程之四）

今天開始就來總結(jié)一下java多線程的基礎(chǔ)知識點，下面是本篇的主要內(nèi)容（大部分知識點參考java核心技術(shù)卷1）：

1.什么是線程以及多線程與進程的區(qū)別

2.多線程的創(chuàng)建與啟動

3.中斷線程和守護線程以及線程優(yōu)先級

4.線程的狀態(tài)轉(zhuǎn)化關(guān)系

1.什么是線程以及多線程與進程的區(qū)別

在現(xiàn)代操作在運行一個程序時，會為其創(chuàng)建一個進程。例如啟動一個QQ程序，操作系統(tǒng)就會為其創(chuàng)建一個進程。而操作系統(tǒng)中調(diào)度的最小單位元是線程，也叫輕量級進程，在一個進程里可以創(chuàng)建多個線程，這些線程都擁有各自的計數(shù)器，堆棧和局部變量等屬性，并且能夠訪問共享的內(nèi)存變量。處理器在這些線程上高速切換，讓使用者感覺到這些線程在同時執(zhí)行。因此我們可以這樣理解：

進程：正在運行的程序，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)用的獨立單位。每一個進程都有它自己的內(nèi)存空間和系統(tǒng)資源。

線程：是進程中的單個順序控制流，是一條執(zhí)行路徑一個進程如果只有一條執(zhí)行路徑，則稱為單線程程序。一個進程如果有多條執(zhí)行路徑，則稱為多線程程序。

2.多線程的創(chuàng)建與啟動

創(chuàng)建多線程有兩種方法，一種是繼承Thread類重寫run方法，另一種是實現(xiàn)Runnable接口重寫run方法。下面我們分別給出代碼示例，繼承Thread類重寫run方法：

[java] view plain copy

print?

package com.zejian.test;
/**
* @author zejian
* @time 2016年3月11日下午9:57:44
* @decrition 繼承Thread實現(xiàn)線程
*/
public class ThreadByEx extends Thread{
/**
* 重寫run方法
*/
@Override
public void run() {
System.out.println("I'm a thread that extends Thread!");
}
}

實現(xiàn)Runnable接口重寫run方法：

[java] view plain copy

print?

package com.zejian.test;
/**
* @author zejian
* @time 2016年3月11日下午10:00:36
* @decrition 實現(xiàn)Runnable接口重寫run方法
*/
public class ThreadByRunnable implements Runnable{
/**
* 實現(xiàn)run方法
*/
@Override
public void run() {
System.out.println("I'm a thread that implements Runnable !");
}
}

怎么啟動線程？

[java] view plain copy

print?

package com.zejian.test;
public class MainTest {
public static void main(String[] args) {
//繼承Thread啟動的方法
ThreadByEx t1=new ThreadByEx();
t1.start();//啟動線程
//實現(xiàn)Runnable啟動線程的方法
ThreadByRunnable r = new ThreadByRunnable();
Thread t2 =new Thread(r);
t2.start();//啟動線程
}
}

運行結(jié)果：

[java] view plain copy

print?

I'm a thread that extends Thread!
I'm a thread that implements Runnable !

代碼相當簡單，不過多解釋。這里有點需要注意的是調(diào)用start()方法后并不是是立即的執(zhí)行多線程的代碼，而是使該線程變?yōu)榭蛇\行態(tài)，什么時候運行多線程代碼是由操作系統(tǒng)決定的。

3.中斷線程和守護線程以及線程優(yōu)先級

什么是中斷線程？

我們先來看看中斷線程是什么？(該解釋來自java核心技術(shù)一書，我對其進行稍微簡化)，當線程的run()方法執(zhí)行方法體中的最后一條語句后，并經(jīng)由執(zhí)行return語句返回時，或者出現(xiàn)在方法中沒有捕獲的異常時線程將終止。在java早期版本中有一個stop方法，其他線程可以調(diào)用它終止線程，但是這個方法現(xiàn)在已經(jīng)被棄用了，因為這個方法會造成一些線程不安全的問題。我們可以把中斷理解為一個標識位的屬性，它表示一個運行中的線程是否被其他線程進行了中斷操作，而中斷就好比其他線程對該線程打可個招呼，其他線程通過調(diào)用該線程的interrupt方法對其進行中斷操作，當一個線程調(diào)用interrupt方法時，線程的中斷狀態(tài)（標識位）將被置位（改變），這是每個線程都具有的boolean標志，每個線程都應(yīng)該不時的檢查這個標志，來判斷線程是否被中斷。而要判斷線程是否被中斷，我們可以使用如下代碼

[java] view plain copy

print?

Thread.currentThread().isInterrupted()

[java] view plain copy

print?

while(!Thread.currentThread().isInterrupted()){
do something
}

但是如果此時線程處于阻塞狀態(tài)（sleep或者wait），就無法檢查中斷狀態(tài)，此時會拋出InterruptedException異常。如果每次迭代之后都調(diào)用sleep方法（或者其他可中斷的方法），isInterrupted檢測就沒必要也沒用處了，如果在中斷狀態(tài)被置位時調(diào)用sleep方法，它不會休眠反而會清除這一休眠狀態(tài)并拋出InterruptedException。所以如果在循環(huán)中調(diào)用sleep,不要去檢測中斷狀態(tài)，只需捕獲InterruptedException。代碼范例如下：

[java] view plain copy

print?

public void run(){
while(more work to do ){
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
//thread was interrupted during sleep
e.printStackTrace();
}finally{
//clean up , if required
}
}

同時還有點要注意的就是我們在捉中斷異常時盡量按如下形式處理，不要留空白什么都不處理！

不妥的處理方式：

[java] view plain copy

print?

void myTask(){
...
try{
sleep(50)
}catch(InterruptedException e){
...
}
}

正確的處理方式：

[java] view plain copy

print?

void myTask()throw InterruptedException{
sleep(50)
}

或者

[html] view plain copy

print?

void myTask(){
...
try{
sleep(50)
}catch(InterruptedException e){
Thread.currentThread().interrupt();
}
}

最后關(guān)于中斷線程，我們這里給出中斷線程的一些主要方法：

void interrupt()：向線程發(fā)送中斷請求，線程的中斷狀態(tài)將會被設(shè)置為true，如果當前線程被一個sleep調(diào)用阻塞，那么將會拋出interrupedException異常。

static boolean interrupted()：測試當前線程（當前正在執(zhí)行命令的這個線程）是否被中斷。注意這是個靜態(tài)方法，調(diào)用這個方法會產(chǎn)生一個副作用那就是它會將當前線程的中斷狀態(tài)重置為false。

boolean isInterrupted()：判斷線程是否被中斷，這個方法的調(diào)用不會產(chǎn)生副作用即不改變線程的當前中斷狀態(tài)。

static Thread currentThread() : 返回代表當前執(zhí)行線程的Thread對象。

什么是守護線程？

首先我們可以通過t.setDaemon(true)的方法將線程轉(zhuǎn)化為守護線程。而守護線程的唯一作用就是為其他線程提供服務(wù)。計時線程就是一個典型的例子，它定時地發(fā)送“計時器滴答”信號告訴其他線程去執(zhí)行某項任務(wù)。當只剩下守護線程時，虛擬機就退出了，因為如果只剩下守護線程，程序就沒有必要執(zhí)行了。另外JVM的垃圾回收、內(nèi)存管理等線程都是守護線程。還有就是在做數(shù)據(jù)庫應(yīng)用時候，使用的數(shù)據(jù)庫連接池，連接池本身也包含著很多后臺線程，監(jiān)控連接個數(shù)、超時時間、狀態(tài)等等。最后還有一點需要特別注意的是在java虛擬機退出時Daemon線程中的finally代碼塊并不一定會執(zhí)行哦，代碼示例：

[java] view plain copy

print?

package com.zejian.test;
/**
* @author zejian
* @time 2016年3月12日上午10:42:19
* @decrition 守護線程代碼示例
*/
public class Demon {
public static void main(String[] args) {
Thread deamon = new Thread(new DaemonRunner(),"DaemonRunner");
//設(shè)置為守護線程
deamon.setDaemon(true);
deamon.start();//啟動線程
}
static class DaemonRunner implements Runnable{
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally{
System.out.println("這里的代碼在java虛擬機退出時并不一定會執(zhí)行哦！");
}
}
}
}

因此在構(gòu)建Daemon線程時，不能依靠finally代碼塊中的內(nèi)容來確保執(zhí)行關(guān)閉或清理資源的邏輯。

什么是線程優(yōu)先級

在現(xiàn)代操作系統(tǒng)中基本采用時分的形式調(diào)度運行的線程，操作系統(tǒng)會分出一個個時間片，線程會分配到若干時間片，當線程的時間片用完了就會發(fā)生線程調(diào)度，并等待著下一次分配。線程分配到的時間片多少也決定了線程使用處理器資源的多少，而線程優(yōu)先級就是決定線程需要多或者少分配一些處理器資源的線程屬性。在java線程中，通過一個整型的成員變量Priority來控制線程優(yōu)先級，每一個線程有一個優(yōu)先級，默認情況下，一個線程繼承它父類的優(yōu)先級?？梢杂胹etPriority方法提高或降低任何一個線程優(yōu)先級?？梢詫?yōu)先級設(shè)置在MIN_PRIORITY（在Thread類定義為1）與MAX_PRIORITY（在Thread類定義為10）之間的任何值。線程的默認優(yōu)先級為NORM_PRIORITY（在Thread類定義為5）。盡量不要依賴優(yōu)先級，如果確實要用，應(yīng)該避免初學(xué)者常犯的一個錯誤。如果有幾個高優(yōu)先級的線程沒有進入非活動狀態(tài)，低優(yōu)先級線程可能永遠也不能執(zhí)行。每當調(diào)度器決定運行一個新線程時，首先會在具有高優(yōu)先級的線程中進行選擇，盡管這樣會使低優(yōu)先級的線程可能永遠不會被執(zhí)行到。因此我們在設(shè)置優(yōu)先級時，針對頻繁阻塞（休眠或者I/O操作）的線程需要設(shè)置較高的優(yōu)先級，而偏重計算（需要較多CPU時間或者運算）的線程則設(shè)置較低的優(yōu)先級，這樣才能確保處理器不會被長久獨占。當然還有要注意就是在不同的JVM以及操作系統(tǒng)上線程的規(guī)劃存在差異，有些操作系統(tǒng)甚至?xí)雎詫€程優(yōu)先級的設(shè)定，如mac os系統(tǒng)或者Ubuntu系統(tǒng)........

4.線程的狀態(tài)轉(zhuǎn)化關(guān)系

（1）. 新建狀態(tài)（New）：新創(chuàng)建了一個線程對象。

（2）. 就緒狀態(tài)（Runnable）：線程對象創(chuàng)建后，其他線程調(diào)用了該對象的start()方法。該狀態(tài)的線程位于可運行線程池中，變得可運行，等待獲取CPU的使用權(quán)。

（3）. 運行狀態(tài)（Running）：就緒狀態(tài)的線程獲取了CPU，執(zhí)行程序代碼。

（4）. 阻塞狀態(tài)（Blocked）：阻塞狀態(tài)是線程因為某種原因放棄CPU使用權(quán)，暫時停止運行。直到線程進入就緒狀態(tài)，才有機會轉(zhuǎn)到運行狀態(tài)。阻塞的情況分三種：

- 等待阻塞（WAITING）：運行的線程執(zhí)行wait()方法，JVM會把該線程放入等待池中。

- 同步阻塞（Blocked）：運行的線程在獲取對象的同步鎖時，若該同步鎖被別的線程占用，則JVM會把該線程放入鎖池中。

- 超時阻塞（TIME_WAITING）：運行的線程執(zhí)行sleep(long)或join(long)方法，或者發(fā)出了I/O請求時，JVM會把該線程置為阻塞狀態(tài)。

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

圖中的方法解析如下：

Thread.sleep()：在指定時間內(nèi)讓當前正在執(zhí)行的線程暫停執(zhí)行，但不會釋放"鎖標志"。不推薦使用。

Thread.sleep(long)：使當前線程進入阻塞狀態(tài)，在指定時間內(nèi)不會執(zhí)行。

Object.wait()和Object.wait(long)：在其他線程調(diào)用對象的notify或notifyAll方法前，導(dǎo)致當前線程等待。線程會釋放掉它所占有的"鎖標志"，從而使別的線程有機會搶占該鎖。當前線程必須擁有當前對象鎖。如果當前線程不是此鎖的擁有者，會拋出IllegalMonitorStateException異常。喚醒當前對象鎖的等待線程使用notify或notifyAll方法，也必須擁有相同的對象鎖，否則也會拋出IllegalMonitorStateException異常，waite()和notify()必須在synchronized函數(shù)或synchronized中進行調(diào)用。如果在non-synchronized函數(shù)或non-synchronized中進行調(diào)用,雖然能編譯通過，但在運行時會發(fā)生IllegalMonitorStateException的異常。

Object.notifyAll()：則從對象等待池中喚醒所有等待等待線程

Object.notify()：則從對象等待池中喚醒其中一個線程。

Thread.yield()方法暫停當前正在執(zhí)行的線程對象，yield()只是使當前線程重新回到可執(zhí)行狀態(tài)，所以執(zhí)行yield()的線程有可能在進入到可執(zhí)行狀態(tài)后馬上又被執(zhí)行，yield()只能使同優(yōu)先級或更高優(yōu)先級的線程有執(zhí)行的機會。

Thread.Join()：把指定的線程加入到當前線程，可以將兩個交替執(zhí)行的線程合并為順序執(zhí)行的線程。比如在線程B中調(diào)用了線程A的Join()方法，直到線程A執(zhí)行完畢后，才會繼續(xù)執(zhí)行線程B。

好了。本篇線程基礎(chǔ)知識介紹到此結(jié)束。