java线程一（基础）

来源：互联网发布：淘宝家装日记极有家编辑：程序博客网时间：2024/06/06 04:45

一.Java中关于应用程序和进程相关的概念

　　在Java中，一个应用程序对应着一个JVM实例（也有地方称为JVM进程），一般来说名字默认为java.exe或者javaw.exe（windows下可以通过任务管理器查看）。Java采用的是单线程编程模型，即在我们自己的程序中如果没有主动创建线程的话，只会创建一个线程，通常称为主线程。但是要注意，虽然只有一个线程来执行任务，不代表JVM中只有一个线程，JVM实例在创建的时候，同时会创建很多其他的线程（比如垃圾收集器线程）。

　　由于Java采用的是单线程编程模型，因此在进行UI编程时要注意将耗时的操作放在子线程中进行，以避免阻塞主线程（在UI编程时，主线程即UI线程，用来处理用户的交互事件）。

二.Java中如何创建线程

　　在java中如果要创建线程的话，一般有两种方式：1）继承Thread类；2）实现Runnable接口。

*一个线程的启动必须要用start()来启动，run()方法由JVM来调用。如果自己调用run()的话，只是一个单纯的方法调用。

需要特别注意的是：不能对同一线程对象两次调用start()方法。

*还有第三中方式，使用ExecutorService、Callable、Future实现有返回结果的多线程,将在并发包里再讲。

1.继承Thread类

　　继承Thread类的话，必须重写run方法，在run方法中定义需要执行的任务。

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class MyThread extends Thread{
    private static int num = 0;
     
    public MyThread(){
        num++;
    }
     
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("主动创建的第"+num+"个线程");
    }
}

2.实现Runnable接口

　　在Java中创建线程除了继承Thread类之外，还可以通过实现Runnable接口来实现类似的功能。实现Runnable接口必须重写其run方法。

下面是一个例子：

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public class Test {
    public static void main(String[] args)  {
        System.out.println("主线程ID："+Thread.currentThread().getId());
        MyRunnable runnable = new MyRunnable();
        Thread thread = new Thread(runnable);
        thread.start();
    }
}
 
 
class MyRunnable implements Runnable{
     
    public MyRunnable() {
         
    }
     
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("子线程ID："+Thread.currentThread().getId());
    }
}

注意，这种方式必须将Runnable作为Thread类的参数，然后通过Thread的start方法来创建一个新线程来执行该子任务。

三.线程的状态

　　在正式学习Thread类中的具体方法之前，我们先来了解一下线程有哪些状态，这个将会有助于后面对Thread类中的方法的理解。

线程从创建到最终的消亡，要经历若干个状态。一般来说，线程包括以下这几个状态：

创建（new）状态: 准备好了一个多线程的对象（new Thread()）。
就绪（runnable）状态: 调用了start()方法, 等待CPU进行调度（因为线程的运行需要一些条件（比如内存资源，在JVM内存区域划分中程序计数器、Java栈、本地方法栈都是线程私有的，所以需要为线程分配一定的内存空间），只有线程运行需要的所有条件满足了，才进入就绪状态。）
运行（running）状态: 执行run()方法
阻塞（blocked）状态: 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。
终止（dead）状态: 线程销毁（当由于突然中断或者子任务执行完毕，线程就会被消亡）

下面这副图描述了线程从创建到消亡之间的状态：

四.上下文切换

　　对于单核CPU来说（对于多核CPU，此处就理解为一个核），CPU在一个时刻只能运行一个线程，当在运行一个线程的过程中转去运行另外一个线程，这个叫做线程上下文切换（对于进程也是类似）。

　　由于可能当前线程的任务并没有执行完毕，所以在切换时需要保存线程的运行状态，以便下次重新切换回来时能够继续切换之前的状态运行。举个简单的例子：比如一个线程A正在读取一个文件的内容，正读到文件的一半，此时需要暂停线程A，转去执行线程B，当再次切换回来执行线程A的时候，我们不希望线程A又从文件的开头来读取。

　　因此需要记录线程A的运行状态，那么会记录哪些数据呢？因为下次恢复时需要知道在这之前当前线程已经执行到哪条指令了，所以需要记录程序计数器的值，另外比如说线程正在进行某个计算的时候被挂起了，那么下次继续执行的时候需要知道之前挂起时变量的值时多少，因此需要记录CPU寄存器的状态。所以一般来说，线程上下文切换过程中会记录程序计数器、CPU寄存器状态等数据。

　　说简单点的：对于线程的上下文切换实际上就是存储和恢复CPU状态的过程，它使得线程执行能够从中断点恢复执行。

　　虽然多线程可以使得任务执行的效率得到提升，但是由于在线程切换时同样会带来一定的开销代价，并且多个线程会导致系统资源占用的增加，所以在进行多线程编程时要注意这些因素。

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