Java多线程（一）

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线程的生命周期和基本状态

五种基本状态

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。

Thread.sleep和Thread.yield

1. Thread.yield(): 暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。
   注意：这里的其他也包含当前线程，所以会出现以下结果。
   当前线程状态从运行状态转到就绪状态！

public class Test extends Thread {     public static void main(String[] args) {       for (int i = 1; i <= 2; i++) {         new Test().start();       }     }     public void run() {       System.out.print("1");       yield();       System.out.print("2");     }   } 

输出结果： 1122 或者 1212

1. Thread.sleep(long millis): 使当前线程暂停millis所指定的毫秒，转到执行其它线程。
   当前线程状态从运行状态转到阻塞状态！

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多线程的创建与启动

Thread类中：/**     * If this thread was constructed using a separate     * <code>Runnable</code> run object, then that     * <code>Runnable</code> object's <code>run</code> method is called;     * otherwise, this method does nothing and returns.     * <p>     * Subclasses of <code>Thread</code> should override this method.     *     * @see     #start()     * @see     #stop()     * @see     #Thread(ThreadGroup, Runnable, String)     */    @Override    public void run() {        if (target != null) {            target.run();        }    }

public interface Runnable {    /**     * When an object implementing interface <code>Runnable</code> is used     * to create a thread, starting the thread causes the object's     * <code>run</code> method to be called in that separately executing     * thread.     * <p>     * The general contract of the method <code>run</code> is that it may     * take any action whatsoever.     *     * @see     java.lang.Thread#run()     */    public abstract void run();}

1.继承Thread类，重写该类的run()方法。

2.实现Runnable接口，并重写该接口的run()方法，该run()方法同样是线程执行体，创建Runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread类的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。

Runnable定义了任务target并传递给线程run()线程执行体，执行相应的target

class MyRunnable implements Runnable {    @Override    public void run() {        for (int i = 0; i < 100; i++) {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "::::" + i);        }    }}public class Test {    public static void main(String[] args) {        for (int i = 1; i <= 2; i++) {            new Thread(new MyRunnable()).start();        }    }}

看看下面的例子：

public class ThreadTest {    public static void main(String[] args) {        for (int i = 0; i < 100; i++) {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);            if (i == 30) {                Runnable myRunnable = new MyRunnable();                Thread thread = new MyThread(myRunnable);                thread.start();            }        }    }}class MyRunnable implements Runnable {    private int i = 0;    @Override    public void run() {        System.out.println("in MyRunnable run");        for (i = 0; i < 100; i++) {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);        }    }}class MyThread extends Thread {    private int i = 0;    public MyThread(Runnable runnable){        super(runnable);    }    @Override    public void run() {        System.out.println("in MyThread run");        for (i = 0; i < 100; i++) {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);        }    }}

同样的，与实现Runnable接口创建线程方式相似，不同的地方在于

1 Thread thread = new MyThread(myRunnable);

那么这种方式可以顺利创建出一个新的线程么？答案是肯定的。至于此时的线程执行体到底是MyRunnable接口中的run()方法还是MyThread类中的run()方法呢？通过输出我们知道线程执行体是MyThread类中的run()方法。其实原因很简单，因为Thread类本身也是实现了Runnable接口，而run()方法最先是在Runnable接口中定义的方法。

1 public interface Runnable {2    3     public abstract void run();4     5 }

我们看一下Thread类中对Runnable接口中run()方法的实现：

　　@Override    public void run() {        if (target != null) {            target.run();        }    }

也就是说，当执行到Thread类中的run()方法时，会首先判断target是否存在，存在则执行target中的run()方法，也就是实现了Runnable接口并重写了run()方法的类中的run()方法。但是上述给到的列子中，由于多态的存在，根本就没有执行到Thread类中的run()方法，而是直接先执行了运行时类型即MyThread类中的run()方法。

3.使用Executor
单个Executor被用来创建和管理系统中的所有任务。

import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;class MyRunnable implements Runnable {    @Override    public void run() {        for (int i = 0; i < 100; i++) {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "::::" + i);        }    }}public class Test {    public static void main(String[] args) {        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();        //ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(5);        //ExecutorService exec = Executors.newSingleThreadExecutor();        for (int i = 0; i < 5; i++) {            exec.execute(new MyRunnable());        }        exec.shutdown();    }}

CachedThreadPool会在程序执行过程中创建与所需数量相同的线程，然后在它回收旧线程时停止创建新线程。FixedThreadPool使用了**有限的线程集**来执行所提交的任务。一次性执行代价昂贵的线程分配，因而可以限制线程的数量。SingleThreadExecutor就相当于线程数为1的FixedThreadPool。如果向SingleThreadExecutor提交了多个任务，那么这些任务将会排队。每个任务都会在下一个任务开始之前运行结束，所有的任务都将**使用相同的线程**。它会序列化所有提交给它的任务，并维护它自己（隐藏）的悬挂任务列表。

4.使用Callable和Future接口创建线程。具体是创建Callable接口的实现类，并实现call()方法。并使用FutureTask类来包装Callable实现类的对象，且以此FutureTask对象作为Thread对象的target来创建线程。

从任务中产生返回值

import java.util.concurrent.Callable;import java.util.concurrent.ExecutionException;import java.util.concurrent.FutureTask;public class Test {    public static void main(String[] args) {        Callable<Integer> myCallable = new MyCallable();    // 创建MyCallable对象        FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<Integer>(myCallable); //使用FutureTask来包装MyCallable对象        for (int i = 0; i < 100; i++) {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);            if (i == 30) {                Thread thread = new Thread(ft);   //FutureTask对象作为Thread对象的target创建新的线程                thread.start();                      //线程进入到就绪状态            }        }        System.out.println("主线程for循环执行完毕..");        try {            System.out.println("call() return!!");            //ft.get()方法获取子线程call()方法的返回值时，当子线程此方法还未执行完毕，ft.get()方法会一直阻塞，直到call()方法执行完毕才能取到返回值。            int sum = ft.get();  //取得新创建的新线程中的call()方法返回的结果,等待call返回结果            System.out.println("sum = " + sum);        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        } catch (ExecutionException e) {            e.printStackTrace();        }    }}class MyCallable implements Callable<Integer> {    private int i = 0;    // 与run()方法不同的是，call()方法具有返回值    @Override    public Integer call() {        int sum = 0;        for (; i < 100; i++) {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);            sum += i;        }        return sum;    }}

首先，我们发现，在实现Callable接口中，此时不再是run()方法了，而是call()方法，此call()方法作为线程执行体，同时还具有返回值！在创建新的线程时，是通过FutureTask来包装MyCallable对象，同时作为了Thread对象的target。那么看下FutureTask类的定义：

1 public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {2     3     //....4     5 }1 public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {2     3     void run();4     5 }

于是，我们发现FutureTask类实际上是同时实现了Runnable和Future接口，由此才使得其具有Future和Runnable双重特性。通过Runnable特性，可以作为Thread对象的target，而Future特性，使得其可以取得新创建线程中的call()方法的返回值。

执行下此程序，我们发现sum = 4950永远都是最后输出的。而“主线程for循环执行完毕..”则很可能是在子线程循环中间输出。由CPU的线程调度机制，我们知道，“主线程for循环执行完毕..”的输出时机是没有任何问题的，那么为什么sum =4950会永远最后输出呢？

原因在于通过ft.get()方法获取子线程call()方法的返回值时，当子线程此方法还未执行完毕，ft.get()方法会一直阻塞，直到call()方法执行完毕才能取到返回值。

上述主要讲解了四种常见的线程创建方式，对于线程的启动而言，都是调用线程对象的start()方法，需要特别注意的是：不能对同一线程对象两次调用start()方法。

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Java多线程的就绪、运行和死亡状态

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。

由于实际的业务需要，常常会遇到需要在特定时机终止某一线程的运行，使其进入到死亡状态。目前最通用的做法是设置一boolean型的变量，当条件满足时，使线程执行体快速执行完毕。如：

public class ThreadTest {    public static void main(String[] args) {        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();        Thread thread = new Thread(myRunnable);        for (int i = 0; i < 100; i++) {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);            if (i == 30) {                thread.start();            }            if(i == 40){                myRunnable.stopThread();            }        }    }}class MyRunnable implements Runnable {    private boolean stop;    @Override    public void run() {        for (int i = 0; i < 100 && !stop; i++) {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);        }    }    public void stopThread() {        this.stop = true;    }}