线程的生命周期及五种基本状态
上图中基本上囊括了Java中多线程各重要知识点。掌握了上图中的各知识点,Java中的多线程也就基本上掌握了。主要包括:
Java线程具有五中基本状态
新建状态(New):当线程对象对创建后,即进入了新建状态,如:Thread t = new MyThread();
就绪状态(Runnable):当调用线程对象的start()方法(t.start();),线程即进入就绪状态。处于就绪状态的线程,只是说明此线程已经做好了准备,随时等待CPU调度执行,并不是说执行了t.start()此线程立即就会执行;
运行状态(Running):当CPU开始调度处于就绪状态的线程时,此时线程才得以真正执行,即进入到运行状态。注:就 绪状态是进入到运行状态的唯一入口,也就是说,线程要想进入运行状态执行,首先必须处于就绪状态中;
阻塞状态(Blocked):处于运行状态中的线程由于某种原因,暂时放弃对CPU的使用权,停止执行,此时进入阻塞状态,直到其进入到就绪状态,才 有机会再次被CPU调用以进入到运行状态。根据阻塞产生的原因不同,阻塞状态又可以分为三种:
- 1.等待阻塞:运行状态中的线程执行wait()方法,使本线程进入到等待阻塞状态;
- 2.同步阻塞 – 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用),它会进入同步阻塞状态;
- 3.其他阻塞 – 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时,线程会进入到阻塞状态。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。
就绪状态转换为运行状态:当此线程得到处理器资源;
运行状态转换为就绪状态:当此线程主动调用yield()方法或在运行过程中失去处理器资源。
运行状态转换为死亡状态:当此线程线程执行体执行完毕或发生了异常。
此处需要特别注意的是:当调用线程的yield()方法时,线程从运行状态转换为就绪状态,但接下来CPU调度就绪状态中的哪个线程具有一定的随机性,因此,可能会出现A线程调用了yield()方法后,接下来CPU仍然调度了A线程的情况。
常用的线程函数
sleep(long millis)
在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠(暂停执行)
join():指等待t线程终止
join是Thread类的一个方法,启动线程后直接调用,即join()的作用是:“等待该线程终止”,这里需要理解的就是该线程是指的主线程等待子线程的终止。也就是在子线程调用了join()方法后面的代码,只有等到子线程结束了才能执行。
在很多情况下,主线程生成并起动了子线程,如果子线程里要进行大量的耗时的运算,主线程往往将于子线程之前结束,但是如果主线程处理完其他的事务后,需要用到子线程的处理结果,也就是主线程需要等待子线程执行完成之后再结束,这个时候就要用到join()方法了。
不加join:
class Thread1 extends Thread{private String name; public Thread1(String name) { super(name); this.name=name; }public void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 线程运行开始!"); for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println("子线程"+name + "运行 : " + i); try { sleep((int) Math.random() * 10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 线程运行结束!");}} public class Main { public static void main(String[] args) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"主线程运行开始!");Thread1 mTh1=new Thread1("A");Thread1 mTh2=new Thread1("B");mTh1.start();mTh2.start();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "主线程运行结束!"); }
输出结果:
main主线程运行开始!main主线程运行结束!B 线程运行开始!子线程B运行 : 0A 线程运行开始!子线程A运行 : 0子线程B运行 : 1子线程A运行 : 1子线程A运行 : 2子线程A运行 : 3子线程A运行 : 4A 线程运行结束!子线程B运行 : 2子线程B运行 : 3子线程B运行 : 4B 线程运行结束!发现主线程比子线程早结束
加join:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"主线程运行开始!");
Thread1 mTh1=new Thread1("A");
Thread1 mTh2=new Thread1("B");
mTh1.start();
mTh2.start();
try {
mTh1.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
mTh2.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "主线程运行结束!");
}
}
运行结果:
main主线程运行开始!A 线程运行开始!子线程A运行 : 0B 线程运行开始!子线程B运行 : 0子线程A运行 : 1子线程B运行 : 1子线程A运行 : 2子线程B运行 : 2子线程A运行 : 3子线程B运行 : 3子线程A运行 : 4子线程B运行 : 4A 线程运行结束!主线程一定会等子线程都结束了才结束
yield():暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程。
hread.yield()方法作用是:暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程。
yield()应该做的是让当前运行线程回到可运行状态,以允许具有相同优先级的其他线程获得运行机会。因此,使用yield()的目的是让相同优先级的线程之间能适当的轮转执行。但是,实际中无法保证yield()达到让步目的,因为让步的线程还有可能被线程调度程序再次选中。
结论:yield()从未导致线程转到等待/睡眠/阻塞状态。在大多数情况下,yield()将导致线程从运行状态转到可运行状态,但有可能没有效果。可看上面的图。
class ThreadYield extends Thread{ public ThreadYield(String name) { super(name); } @Override public void run() { for (int i = 1; i <= 50; i++) { System.out.println("" + this.getName() + "-----" + i); // 当i为30时,该线程就会把CPU时间让掉,让其他或者自己的线程执行(也就是谁先抢到谁执行) if (i ==30) { this.yield(); } }}} public class Main { public static void main(String[] args) {ThreadYield yt1 = new ThreadYield("张三"); ThreadYield yt2 = new ThreadYield("李四"); yt1.start(); yt2.start();} }
运行结果:
第一种情况:李四(线程)当执行到30时会CPU时间让掉,这时张三(线程)抢到CPU时间并执行。
第二种情况:李四(线程)当执行到30时会CPU时间让掉,这时李四(线程)抢到CPU时间并执行。
sleep()和yield()的区别
sleep()和yield()的区别):sleep()使当前线程进入停滞状态,所以执行sleep()的线程在指定的时间内肯定不会被执行;yield()只是使当前线程重新回到可执行状态,所以执行yield()的线程有可能在进入到可执行状态后马上又被执行。
sleep方法使当前运行中的线程睡眼一段时间,进入不可运行状态,这段时间的长短是由程序设定的,yield方法使当前线程让出CPU占有权,但让出的时间是不可设定的。实际上,yield()方法对应了如下操作:先检测当前是否有相同优先级的线程处于同可运行状态,如有,则把CPU的占有权交给此线程,否则,继续运行原来的线程。所以yield()方法称为“退让”,它把运行机会让给了同等优先级的其他线程
另外,sleep方法允许较低优先级的线程获得运行机会,但yield()方法执行时,当前线程仍处在可运行状态,所以,不可能让出较低优先级的线程些时获得 CPU 占有权。在一个运行系统中,如果较高优先级的线程没有调用sleep方法,又没有受到IO阻塞,那么,较低优先级线程只能等待所有较高优先级的线程运行结束,才有机会运行。
setPriority(): 更改线程的优先级。
- MIN_PRIORITY = 1
- NORM_PRIORITY = 5
- MAX_PRIORITY = 10
用法:
Thread4 t1 = new Thread4("t1");Thread4 t2 = new Thread4("t2");t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
interrupt():
不要以为它是中断某个线程!它只是线线程发送一个中断信号,让线程在无限等待时(如死锁时)能抛出抛出,从而结束线程,但是如果你吃掉了这个异常,那么这个线程还是不会中断的!
wait()
Obj.wait(),与Obj.notify()必须要与synchronized(Obj)一起使用,也就是wait,与notify是针对已经获取了Obj锁进行操作,从语法角度来说就是Obj.wait(),Obj.notify必须在synchronized(Obj){…}语句块内。从功能上来说wait就是说线程在获取对象锁后,主动释放对象锁,同时本线程休眠。直到有其它线程调用对象的notify()唤醒该线程,才能继续获取对象锁,并继续执行。相应的notify()就是对对象锁的唤醒操作。但有一点需要注意的是notify()调用后,并不是马上就释放对象锁的,而是在相应的synchronized(){}语句块执行结束,自动释放锁后,JVM会在wait()对象锁的线程中随机选取一线程,赋予其对象锁,唤醒线程,继续执行。这样就提供了在线程间同步、唤醒的操作。Thread.sleep()与Object.wait()二者都可以暂停当前线程,释放CPU控制权,主要的区别在于Object.wait()在释放CPU同时,释放了对象锁的控制。
单单在概念上理解清楚了还不够,需要在实际的例子中进行测试才能更好的理解。对Object.wait(),Object.notify()的应用最经典的例子,应该是三线程打印ABC的问题了吧,这是一道比较经典的面试题,题目要求如下:
建立三个线程,A线程打印10次A,B线程打印10次B,C线程打印10次C,要求线程同时运行,交替打印10次ABC。这个问题用Object的wait(),notify()就可以很方便的解决。代码如下:
public class MyThreadPrinter2 implements Runnable { private String name; private Object prev; private Object self; private MyThreadPrinter2(String name, Object prev, Object self) { this.name = name; this.prev = prev; this.self = self; } @Override public void run() { int count = 10; while (count > 0) { synchronized (prev) { synchronized (self) { System.out.print(name); count--; self.notify(); } try { prev.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } public static void main(String[] args) throws Exception { Object a = new Object(); Object b = new Object(); Object c = new Object(); MyThreadPrinter2 pa = new MyThreadPrinter2("A