多线程编程一直是学员们比较头痛和心虚的地方,因为线程执行顺序的不可预知性和调试时候的困难,让不少人在面对多线程的情况下选择了逃避,采用单线程的方式,其实只要我们对线程有了明确的认识,再加上java内置的对多线程的天然支持,多线程编程不再是一道难以逾越的鸿沟。
JVM与多线程
Java编写的程序都运行在Java虚拟机(JVM)中,在JVM的内部,程序的多任务是通过线程来实现的。
每用java命令启动一个java应用程序,就会启动一个JVM进程。在同一个JVM进程中,有且只有一个进程,就是它自己。在这个JVM环境中,所有程序代码的运行都是以线程来运行的。JVM找到程序的入口点main(),然后运行main()方法,这样就产生了一个线程,这个线程称之为主线程。当main方法结束后,主线程运行完成。JVM进程也随即退出。
操作系统将进程线程进行管理,轮流(没有固定的顺序)分配每个进程很短的一段时间(不一定是均分),然后在每个进程内部,程序代码自己处理该进程内部线程的时间分配,多个线程之间相互的切换去执行,这个切换时间也是非常短的。
线程的状态切换
由于线程何时执行是未知的,只有在CPU为线程分配到时间片时,线程才能真正执行。在线程执行的过程中,由可能会因为各种各样的原因而暂停(就像前面所举的例子一样:汽车只有在交通灯变绿的时候才能够通行,而且在行驶的过程中可能会出现塞车,等待其它车辆通行或转弯的状况)。
这样线程就有了“状态”的概念,下面这副图很好的反映了线程在不同情况下的状态变化。
- 新建状态(New):新创建了一个线程对象。
- 就绪状态(Runnable):线程对象创建后,其他线程调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中,变得可运行,等待获取CPU的使用权。
- 运行状态(Running):就绪状态的线程获取了CPU,执行程序代码。
- 阻塞状态(Blocked):阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权,暂时停止运行。直到线程进入就绪状态,才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种:
- 等待阻塞:运行的线程执行wait()方法,JVM会把该线程放入等待池中。
- 同步阻塞:运行的线程在获取对象的同步锁时,若该同步锁被别的线程占用,则JVM把该线程放入锁。
- 其他阻塞:运行的线程执行sleep()或join()方法,或者发出了I/O请求时,JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时,线程重新转入就绪状态。
- 死亡状态(Dead):线程执行完了或者因异常退出了run()方法,该线程结束生命周期。