一.線程的狀態(tài)

　　在正式學習Thread類中的具體方法之前，我們先來了解一下線程有哪些狀態(tài)，這個將會有助于后面對Thread類中的方法的理解。

　　線程從創(chuàng)建到最終的消亡，要經(jīng)歷若干個狀態(tài)。一般來說，線程包括以下這幾個狀態(tài)：創(chuàng)建(new)、就緒(runnable)、運行(running)、阻塞(blocked)、time waiting、waiting、消亡（dead）。

　　當需要新起一個線程來執(zhí)行某個子任務時，就創(chuàng)建了一個線程。但是線程創(chuàng)建之后，不會立即進入就緒狀態(tài)，因為線程的運行需要一些條件（比如內(nèi)存資源，在前面的JVM內(nèi)存區(qū)域劃分一篇博文中知道程序計數(shù)器、Java棧、本地方法棧都是線程私有的，所以需要為線程分配一定的內(nèi)存空間），只有線程運行需要的所有條件滿足了，才進入就緒狀態(tài)。

　　當線程進入就緒狀態(tài)后，不代表立刻就能獲取CPU執(zhí)行時間，也許此時CPU正在執(zhí)行其他的事情，因此它要等待。當?shù)玫紺PU執(zhí)行時間之后，線程便真正進入運行狀態(tài)。

　　線程在運行狀態(tài)過程中，可能有多個原因?qū)е庐斍熬€程不繼續(xù)運行下去，比如用戶主動讓線程睡眠（睡眠一定的時間之后再重新執(zhí)行）、用戶主動讓線程等待，或者被同步塊給阻塞，此時就對應著多個狀態(tài)：time waiting（睡眠或等待一定的事件）、waiting（等待被喚醒）、blocked（阻塞）。

　　當由于突然中斷或者子任務執(zhí)行完畢，線程就會被消亡。

　　下面這副圖描述了線程從創(chuàng)建到消亡之間的狀態(tài)：

在有些教程上將blocked、waiting、time waiting統(tǒng)稱為阻塞狀態(tài)，這個也是可以的，只不過這里我想將線程的狀態(tài)和Java中的方法調(diào)用聯(lián)系起來，所以將waiting和time waiting兩個狀態(tài)分離出來。

二.上下文切換

　　對于單核CPU來說（對于多核CPU，此處就理解為一個核），CPU在一個時刻只能運行一個線程，當在運行一個線程的過程中轉(zhuǎn)去運行另外一個線程，這個叫做線程上下文切換（對于進程也是類似）。

　　由于可能當前線程的任務并沒有執(zhí)行完畢，所以在切換時需要保存線程的運行狀態(tài)，以便下次重新切換回來時能夠繼續(xù)切換之前的狀態(tài)運行。舉個簡單的例子：比如一個線程A正在讀取一個文件的內(nèi)容，正讀到文件的一半，此時需要暫停線程A，轉(zhuǎn)去執(zhí)行線程B，當再次切換回來執(zhí)行線程A的時候，我們不希望線程A又從文件的開頭來讀取。

　　因此需要記錄線程A的運行狀態(tài)，那么會記錄哪些數(shù)據(jù)呢？因為下次恢復時需要知道在這之前當前線程已經(jīng)執(zhí)行到哪條指令了，所以需要記錄程序計數(shù)器的值，另外比如說線程正在進行某個計算的時候被掛起了，那么下次繼續(xù)執(zhí)行的時候需要知道之前掛起時變量的值時多少，因此需要記錄CPU寄存器的狀態(tài)。所以一般來說，線程上下文切換過程中會記錄程序計數(shù)器、CPU寄存器狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

　　說簡單點的：對于線程的上下文切換實際上就是 存儲和恢復CPU狀態(tài)的過程，它使得線程執(zhí)行能夠從中斷點恢復執(zhí)行。

　　雖然多線程可以使得任務執(zhí)行的效率得到提升，但是由于在線程切換時同樣會帶來一定的開銷代價，并且多個線程會導致系統(tǒng)資源占用的增加，所以在進行多線程編程時要注意這些因素。

三.Thread類中的方法

　　通過查看java.lang.Thread類的源碼可知：

Thread類實現(xiàn)了Runnable接口，在Thread類中，有一些比較關(guān)鍵的屬性，比如name是表示Thread的名字，可以通過Thread類的構(gòu)造器中的參數(shù)來指定線程名字，priority表示線程的優(yōu)先級（最大值為10，最小值為1，默認值為5），daemon表示線程是否是守護線程，target表示要執(zhí)行的任務。

　　下面是Thread類中常用的方法：

　　以下是關(guān)系到線程運行狀態(tài)的幾個方法：

　　1）start方法

　　start()用來啟動一個線程，當調(diào)用start方法后，系統(tǒng)才會開啟一個新的線程來執(zhí)行用戶定義的子任務，在這個過程中，會為相應的線程分配需要的資源。

　　2）run方法

　　run()方法是不需要用戶來調(diào)用的，當通過start方法啟動一個線程之后，當線程獲得了CPU執(zhí)行時間，便進入run方法體去執(zhí)行具體的任務。注意，繼承Thread類必須重寫run方法，在run方法中定義具體要執(zhí)行的任務。

　　3）sleep方法

　　sleep方法有兩個重載版本：

sleep(long millis)   //參數(shù)為毫秒
 
sleep(long millis,int nanoseconds)  //第一參數(shù)為毫秒，第二個參數(shù)為納秒

　　sleep相當于讓線程睡眠，交出CPU，讓CPU去執(zhí)行其他的任務。

　　但是有一點要非常注意，sleep方法不會釋放鎖，也就是說如果當前線程持有對某個對象的鎖，則即使調(diào)用sleep方法，其他線程也無法訪問這個對象?？聪旅孢@個例子就清楚了：

public class Test {
   
  private int i = 10;
  private Object object = new Object();
   
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    Test test = new Test();
    MyThread thread1 = test.new MyThread();
    MyThread thread2 = test.new MyThread();
    thread1.start();
    thread2.start();
  } 
   
   
  class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
      synchronized (object) {
        i++;
        System.out.println("i:"+i);
        try {
          System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"進入睡眠狀態(tài)");
          Thread.currentThread().sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
          // TODO: handle exception
        }
        System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"睡眠結(jié)束");
        i++;
        System.out.println("i:"+i);
      }
    }
  }
}

 　　輸出結(jié)果：

從上面輸出結(jié)果可以看出，當Thread-0進入睡眠狀態(tài)之后，Thread-1并沒有去執(zhí)行具體的任務。只有當Thread-0執(zhí)行完之后，此時Thread-0釋放了對象鎖，Thread-1才開始執(zhí)行。

　　注意，如果調(diào)用了sleep方法，必須捕獲InterruptedException異常或者將該異常向上層拋出。當線程睡眠時間滿后，不一定會立即得到執(zhí)行，因為此時可能CPU正在執(zhí)行其他的任務。所以說調(diào)用sleep方法相當于讓線程進入阻塞狀態(tài)。

　　4）yield方法

　　調(diào)用yield方法會讓當前線程交出CPU權(quán)限，讓CPU去執(zhí)行其他的線程。它跟sleep方法類似，同樣不會釋放鎖。但是yield不能控制具體的交出CPU的時間，另外，yield方法只能讓擁有相同優(yōu)先級的線程有獲取CPU執(zhí)行時間的機會。

　　注意，調(diào)用yield方法并不會讓線程進入阻塞狀態(tài)，而是讓線程重回就緒狀態(tài)，它只需要等待重新獲取CPU執(zhí)行時間，這一點是和sleep方法不一樣的。

　　5）join方法

　　join方法有三個重載版本：

join()
join(long millis)   //參數(shù)為毫秒
join(long millis,int nanoseconds)  //第一參數(shù)為毫秒，第二個參數(shù)為納秒

 　　假如在main線程中，調(diào)用thread.join方法，則main方法會等待thread線程執(zhí)行完畢或者等待一定的時間。如果調(diào)用的是無參join方法，則等待thread執(zhí)行完畢，如果調(diào)用的是指定了時間參數(shù)的join方法，則等待一定的事件。

　　看下面一個例子：

public class Test {
   
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    System.out.println("進入線程"+Thread.currentThread().getName());
    Test test = new Test();
    MyThread thread1 = test.new MyThread();
    thread1.start();
    try {
      System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"等待");
      thread1.join();
      System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"繼續(xù)執(zhí)行");
    } catch (InterruptedException e) {
      // TODO Auto-generated catch block
      e.printStackTrace();
    }
  } 
   
  class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
      System.out.println("進入線程"+Thread.currentThread().getName());
      try {
        Thread.currentThread().sleep(5000);
      } catch (InterruptedException e) {
        // TODO: handle exception
      }
      System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"執(zhí)行完畢");
    }
  }
}

 　　輸出結(jié)果：

　　可以看出，當調(diào)用thread1.join()方法后，main線程會進入等待，然后等待thread1執(zhí)行完之后再繼續(xù)執(zhí)行。

　　實際上調(diào)用join方法是調(diào)用了Object的wait方法，這個可以通過查看源碼得知：

　　wait方法會讓線程進入阻塞狀態(tài)，并且會釋放線程占有的鎖，并交出CPU執(zhí)行權(quán)限。

　　由于wait方法會讓線程釋放對象鎖，所以join方法同樣會讓線程釋放對一個對象持有的鎖。具體的wait方法使用在后面文章中給出。

　　6）interrupt方法

　　interrupt，顧名思義，即中斷的意思。單獨調(diào)用interrupt方法可以使得處于阻塞狀態(tài)的線程拋出一個異常，也就說，它可以用來中斷一個正處于阻塞狀態(tài)的線程；另外，通過interrupt方法和isInterrupted()方法來停止正在運行的線程。

　　下面看一個例子：

public class Test {
   
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    Test test = new Test();
    MyThread thread = test.new MyThread();
    thread.start();
    try {
      Thread.currentThread().sleep(2000);
    } catch (InterruptedException e) {
       
    }
    thread.interrupt();
  } 
   
  class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
      try {
        System.out.println("進入睡眠狀態(tài)");
        Thread.currentThread().sleep(10000);
        System.out.println("睡眠完畢");
      } catch (InterruptedException e) {
        System.out.println("得到中斷異常");
      }
      System.out.println("run方法執(zhí)行完畢");
    }
  }
}

輸出結(jié)果：

從這里可以看出，通過interrupt方法可以中斷處于阻塞狀態(tài)的線程。那么能不能中斷處于非阻塞狀態(tài)的線程呢？看下面這個例子：

public class Test {
   
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    Test test = new Test();
    MyThread thread = test.new MyThread();
    thread.start();
    try {
      Thread.currentThread().sleep(2000);
    } catch (InterruptedException e) {
       
    }
    thread.interrupt();
  } 
   
  class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
      int i = 0;
      while(i<Integer.MAX_VALUE){
        System.out.println(i+" while循環(huán)");
        i++;
      }
    }
  }
}

 　　運行該程序會發(fā)現(xiàn)，while循環(huán)會一直運行直到變量i的值超出Integer.MAX_VALUE。所以說直接調(diào)用interrupt方法不能中斷正在運行中的線程。

　　但是如果配合isInterrupted()能夠中斷正在運行的線程，因為調(diào)用interrupt方法相當于將中斷標志位置為true，那么可以通過調(diào)用isInterrupted()判斷中斷標志是否被置位來中斷線程的執(zhí)行。比如下面這段代碼：

public class Test {
   
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    Test test = new Test();
    MyThread thread = test.new MyThread();
    thread.start();
    try {
      Thread.currentThread().sleep(2000);
    } catch (InterruptedException e) {
       
    }
    thread.interrupt();
  } 
   
  class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
      int i = 0;
      while(!isInterrupted() && i<Integer.MAX_VALUE){
        System.out.println(i+" while循環(huán)");
        i++;
      }
    }
  }
}

 　　運行會發(fā)現(xiàn)，打印若干個值之后，while循環(huán)就停止打印了。

　　但是一般情況下不建議通過這種方式來中斷線程，一般會在MyThread類中增加一個屬性 isStop來標志是否結(jié)束while循環(huán)，然后再在while循環(huán)中判斷isStop的值。

class MyThread extends Thread{
    private volatile boolean isStop = false;
    @Override
    public void run() {
      int i = 0;
      while(!isStop){
        i++;
      }
    }
     
    public void setStop(boolean stop){
      this.isStop = stop;
    }
  }

 　　那么就可以在外面通過調(diào)用setStop方法來終止while循環(huán)。

　　7）stop方法

　　stop方法已經(jīng)是一個廢棄的方法，它是一個不安全的方法。因為調(diào)用stop方法會直接終止run方法的調(diào)用，并且會拋出一個ThreadDeath錯誤，如果線程持有某個對象鎖的話，會完全釋放鎖，導致對象狀態(tài)不一致。所以stop方法基本是不會被用到的。

　　8）destroy方法

　　destroy方法也是廢棄的方法?；静粫皇褂玫健?/p>

　　以下是關(guān)系到線程屬性的幾個方法：

　　1）getId

　　用來得到線程ID

　　2）getName和setName

　　用來得到或者設置線程名稱。

　　3）getPriority和setPriority

　　用來獲取和設置線程優(yōu)先級。

　　4）setDaemon和isDaemon

　　用來設置線程是否成為守護線程和判斷線程是否是守護線程。

　　守護線程和用戶線程的區(qū)別在于：守護線程依賴于創(chuàng)建它的線程，而用戶線程則不依賴。舉個簡單的例子：如果在main線程中創(chuàng)建了一個守護線程，當main方法運行完畢之后，守護線程也會隨著消亡。而用戶線程則不會，用戶線程會一直運行直到其運行完畢。在JVM中，像垃圾收集器線程就是守護線程。

　　Thread類有一個比較常用的靜態(tài)方法currentThread()用來獲取當前線程。

　　在上面已經(jīng)說到了Thread類中的大部分方法，那么Thread類中的方法調(diào)用到底會引起線程狀態(tài)發(fā)生怎樣的變化呢？下面一幅圖就是在上面的圖上進行改進而來的：

最新評論