Java 多線程系列文章第 5 篇。

什么是線程

試想一下沒(méi)有線程的程序是怎么樣的？百度網(wǎng)盤在上傳文件時(shí)就無(wú)法下載文件了，得等文件上傳完成后才能下載文件。這個(gè)我們現(xiàn)在看起來(lái)很反人性，因?yàn)槲覀兞?xí)慣了一個(gè)程序同時(shí)可以進(jìn)行運(yùn)行多個(gè)功能，而這些都是線程的功勞。

之前的文章 進(jìn)程知多少 中講到，為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)程序并行執(zhí)行，引入了進(jìn)程概念。現(xiàn)在引入線程是為了讓一個(gè)程序能夠并發(fā)執(zhí)行。

線程的組成

線程ID：線程標(biāo)識(shí)符。

當(dāng)前指令指針（PC）：指向要執(zhí)行的指令。

寄存器集合：存儲(chǔ)單元寄存器的集合。

堆棧：暫時(shí)存放數(shù)據(jù)和地址，一般用來(lái)保護(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)。

線程與進(jìn)程區(qū)別

線程和進(jìn)程之間的區(qū)別，我覺(jué)得可以用這個(gè)例子來(lái)看出兩者的不同，進(jìn)程就是一棟房子，房子住著 3 個(gè)人，線程就是住在房子里的人。進(jìn)程是一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，有自己的資源，線程是在進(jìn)程里的，多個(gè)線程共享著進(jìn)程的資源。

線程狀態(tài)

我們看到 Java 源代碼里面，線程狀態(tài)的枚舉有如下 6 個(gè)。

下面給這 6 個(gè)狀態(tài)一一做下解釋。

NEW：新建狀態(tài)。在創(chuàng)建完 Thread ，還沒(méi)執(zhí)行 start() 之前，線程的狀態(tài)一直是 NEW?？梢哉f(shuō)這個(gè)時(shí)候還沒(méi)有真正的一個(gè)線程映射著，只是一個(gè)對(duì)象。

RUNNABLE：運(yùn)行狀態(tài)。線程對(duì)象調(diào)用 start() 之后，就進(jìn)入 RUNNABLE 狀態(tài)，該狀態(tài)說(shuō)明在 JVM 中有一個(gè)真實(shí)的線程存在。

BLOCKED：阻塞狀態(tài)。線程在等待鎖的釋放，也就是等待獲取 monitor 鎖。

WAITING：等待狀態(tài)。線程在這個(gè)狀態(tài)的時(shí)候，不會(huì)被分配 CPU，而且需要被顯示地喚醒，否則會(huì)一直等待下去。

TIMED_WAITING：超時(shí)等待狀態(tài)。這個(gè)狀態(tài)的線程也一樣不會(huì)被分配 CPU，但是它不會(huì)無(wú)限等待下去，有時(shí)間限制，時(shí)間一到就停止等待。

TERMINATED：終止?fàn)顟B(tài)。線程執(zhí)行完成結(jié)束，但不代表這個(gè)對(duì)象已經(jīng)沒(méi)有了，對(duì)象可能還是存在的，只是線程不存在了。

線程既然有這么多個(gè)狀態(tài)，那肯定就有狀態(tài)機(jī)，也就是在什么情況下 A 狀態(tài)會(huì)變成 B 狀態(tài)。下面就來(lái)簡(jiǎn)單描述一下。

結(jié)合下圖，我們 new 出線程類的時(shí)候，就是 NEW 狀態(tài)，調(diào)用 start() 方法，就進(jìn)入了 RUNNABLE 狀態(tài)，這時(shí)如果觸發(fā)等待，則進(jìn)入了 WAITING 狀態(tài)，如果觸發(fā)超時(shí)等待，則進(jìn)入 TIMED_WAITING 狀態(tài)，當(dāng)訪問(wèn)需要同步的資源時(shí)，則只有一個(gè)線程能訪問(wèn)，其他線程就進(jìn)入 BLOCKED 狀態(tài)，當(dāng)線程執(zhí)行完后，進(jìn)入 TERMINATED 狀態(tài)。

其實(shí)在 JVM 中，線程是有 9 個(gè)狀態(tài)，如下所示，有興趣的同學(xué)可以深入了解一下。

javaClasses.hppenum ThreadStatus {    NEW = 0,    RUNNABLE = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // runnable / running                               JVMTI_THREAD_STATE_RUNNABLE,    SLEEPING = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // Thread.sleep()                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING +                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_WITH_TIMEOUT +                               JVMTI_THREAD_STATE_SLEEPING,    IN_OBJECT_WAIT = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // Object.wait()                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING +                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_INDEFINITELY +                               JVMTI_THREAD_STATE_IN_OBJECT_WAIT,    IN_OBJECT_WAIT_TIMED = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // Object.wait(long)                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING +                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_WITH_TIMEOUT +                               JVMTI_THREAD_STATE_IN_OBJECT_WAIT,    PARKED = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // LockSupport.park()                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING +                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_INDEFINITELY +                               JVMTI_THREAD_STATE_PARKED,    PARKED_TIMED = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // LockSupport.park(long)                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING +                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_WITH_TIMEOUT +                               JVMTI_THREAD_STATE_PARKED,    BLOCKED_ON_MONITOR_ENTER = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // (re-)entering a synchronization block                               JVMTI_THREAD_STATE_BLOCKED_ON_MONITOR_ENTER,    TERMINATED = JVMTI_THREAD_STATE_TERMINATED};
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Java 線程實(shí)現(xiàn)

下面講一講在 Java 中如何創(chuàng)建一個(gè)線程。眾所周知，實(shí)現(xiàn) Java 線程有 2 種方式：繼承 Thread 類和實(shí)現(xiàn) Runnable 接口。

繼承 Thread 類

繼承 Thread 類，重寫 run() 方法。

實(shí)現(xiàn) Runnable 接口

實(shí)現(xiàn) Runnable 接口，實(shí)現(xiàn) run() 方法。

class MyRunnable implements Runnable {    public void run() {        System.out.println('MyRunnable');    }}
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這 2 種線程的啟動(dòng)方式也不一樣。MyThread 是一個(gè)線程類，所以可以直接 new 出一個(gè)對(duì)象出來(lái)，接著調(diào)用 start() 方法來(lái)啟動(dòng)線程；而 MyRunnable 只是一個(gè)普通的類，需要 new 出線程基類 Thread 對(duì)象，將 MyRunnable 對(duì)象傳進(jìn)去。

下面是啟動(dòng)線程的方式。

打印結(jié)果如下：

main Thread beginmain Thread endMyThreadMyRunnable
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看這結(jié)果，不像咱們之前的串行執(zhí)行依次打印，主線程不會(huì)等待子線程執(zhí)行完。

敲重點(diǎn)：不能直接調(diào)用 run()，直接調(diào)用 run() 不會(huì)創(chuàng)建線程，而是主線程直接執(zhí)行 run() 的內(nèi)容，相當(dāng)于執(zhí)行普通函數(shù)。這時(shí)就是串行執(zhí)行的?？聪旅娲a。

打印結(jié)果：

main Thread beginMyThreadMyRunnablemain Thread end
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從結(jié)果看出只是串行的，但看不出沒(méi)有線程，我們看下面例子來(lái)驗(yàn)證直接調(diào)用 run() 方法沒(méi)有創(chuàng)建新的線程，使用 VisualVM 工具來(lái)觀察線程情況。

我們對(duì)代碼做一下修改，加上 Thread.sleep(1000000) 讓它睡眠一段時(shí)間，這樣方便用工具查看線程情況。

調(diào)用 run() 的代碼：

運(yùn)行結(jié)果：

main Thread beginMyThread
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只打印出 2 句日志，觀察線程時(shí)也只看到 main 線程，沒(méi)有看到 MyThread 和 MyRunnable 線程，印證了上面咱們說(shuō)的：直接調(diào)用 run() 方法，沒(méi)有創(chuàng)建線程。

下面我們來(lái)看看有
調(diào)用 start() 的代碼：

運(yùn)行結(jié)果：

main Thread beginmain Thread endMyThreadMyRunnable
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所有日志都打印出來(lái)了，并且通過(guò) VisualVM 工具可以看到 MyThread 和 MyRunnable 線程。看到了這個(gè)結(jié)果，切記創(chuàng)建線程要調(diào)用 start() 方法。

今天就先講到這，繼續(xù)關(guān)注后面的內(nèi)容。