Java线程编程中Thread类的基础学习教程

一.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)、就绪(runnable)、运行(running)、阻塞(blocked)、time waiting、waiting、消亡(dead)。

  当需要新起一个线程来执行某个子任务时,就创建了一个线程。但是线程创建之后,不会立即进入就绪状态,因为线程的运行需要一些条件(比如内存资源,在前面的JVM内存区域划分一篇博文中知道程序计数器、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。

  当线程进入就绪状态后,不代表立刻就能获取CPU执行时间,也许此时CPU正在执行其他的事情,因此它要等待。当得到CPU执行时间之后,线程便真正进入运行状态。

  线程在运行状态过程中,可能有多个原因导致当前线程不继续运行下去,比如用户主动让线程睡眠(睡眠一定的时间之后再重新执行)、用户主动让线程等待,或者被同步块给阻塞,此时就对应着多个状态:time waiting(睡眠或等待一定的事件)、waiting(等待被唤醒)、blocked(阻塞)。

  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:

在有些教程上将blocked、waiting、time waiting统称为阻塞状态,这个也是可以的,只不过这里我想将线程的状态和Java中的方法调用联系起来,所以将waiting和time waiting两个状态分离出来。

二.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。

三.Thread类中的方法

  通过查看java.lang.Thread类的源码可知:

Thread类实现了Runnable接口,在Thread类中,有一些比较关键的属性,比如name是表示Thread的名字,可以通过Thread类的构造器中的参数来指定线程名字,priority表示线程的优先级(最大值为10,最小值为1,默认值为5),daemon表示线程是否是守护线程,target表示要执行的任务。

  下面是Thread类中常用的方法:

  以下是关系到线程运行状态的几个方法:

  1)start方法

  start()用来启动一个线程,当调用start方法后,系统才会开启一个新的线程来执行用户定义的子任务,在这个过程中,会为相应的线程分配需要的资源。

  2)run方法

  run()方法是不需要用户来调用的,当通过start方法启动一个线程之后,当线程获得了CPU执行时间,便进入run方法体去执行具体的任务。注意,继承Thread类必须重写run方法,在run方法中定义具体要执行的任务。

  3)sleep方法

  sleep方法有两个重载版本:

sleep(long millis)   //参数为毫秒

sleep(long millis,int nanoseconds)  //第一参数为毫秒,第二个参数为纳秒

  sleep相当于让线程睡眠,交出CPU,让CPU去执行其他的任务。

  但是有一点要非常注意,sleep方法不会释放锁,也就是说如果当前线程持有对某个对象的锁,则即使调用sleep方法,其他线程也无法访问这个对象。看下面这个例子就清楚了:

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("线程"+Thread.currentThread().getName()+"进入睡眠状态");
          Thread.currentThread().sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
          // TODO: handle exception
        }
        System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"睡眠结束");
        i++;
        System.out.println("i:"+i);
      }
    }
  }
}

  输出结果:

从上面输出结果可以看出,当Thread-0进入睡眠状态之后,Thread-1并没有去执行具体的任务。只有当Thread-0执行完之后,此时Thread-0释放了对象锁,Thread-1才开始执行。

  注意,如果调用了sleep方法,必须捕获InterruptedException异常或者将该异常向上层抛出。当线程睡眠时间满后,不一定会立即得到执行,因为此时可能CPU正在执行其他的任务。所以说调用sleep方法相当于让线程进入阻塞状态。

  4)yield方法

  调用yield方法会让当前线程交出CPU权限,让CPU去执行其他的线程。它跟sleep方法类似,同样不会释放锁。但是yield不能控制具体的交出CPU的时间,另外,yield方法只能让拥有相同优先级的线程有获取CPU执行时间的机会。

  注意,调用yield方法并不会让线程进入阻塞状态,而是让线程重回就绪状态,它只需要等待重新获取CPU执行时间,这一点是和sleep方法不一样的。

  5)join方法

  join方法有三个重载版本:

join()
join(long millis)   //参数为毫秒
join(long millis,int nanoseconds)  //第一参数为毫秒,第二个参数为纳秒

  假如在main线程中,调用thread.join方法,则main方法会等待thread线程执行完毕或者等待一定的时间。如果调用的是无参join方法,则等待thread执行完毕,如果调用的是指定了时间参数的join方法,则等待一定的事件。

  看下面一个例子:

public class Test {

  public static void main(String[] args) throws IOException {
    System.out.println("进入线程"+Thread.currentThread().getName());
    Test test = new Test();
    MyThread thread1 = test.new MyThread();
    thread1.start();
    try {
      System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"等待");
      thread1.join();
      System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"继续执行");
    } catch (InterruptedException e) {
      // TODO Auto-generated catch block
      e.printStackTrace();
    }
  } 

  class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
      System.out.println("进入线程"+Thread.currentThread().getName());
      try {
        Thread.currentThread().sleep(5000);
      } catch (InterruptedException e) {
        // TODO: handle exception
      }
      System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"执行完毕");
    }
  }
}

  输出结果:

 

  可以看出,当调用thread1.join()方法后,main线程会进入等待,然后等待thread1执行完之后再继续执行。

  实际上调用join方法是调用了Object的wait方法,这个可以通过查看源码得知:

  

  wait方法会让线程进入阻塞状态,并且会释放线程占有的锁,并交出CPU执行权限。

  由于wait方法会让线程释放对象锁,所以join方法同样会让线程释放对一个对象持有的锁。具体的wait方法使用在后面文章中给出。

  6)interrupt方法

  interrupt,顾名思义,即中断的意思。单独调用interrupt方法可以使得处于阻塞状态的线程抛出一个异常,也就说,它可以用来中断一个正处于阻塞状态的线程;另外,通过interrupt方法和isInterrupted()方法来停止正在运行的线程。

  下面看一个例子:

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("进入睡眠状态");
        Thread.currentThread().sleep(10000);
        System.out.println("睡眠完毕");
      } catch (InterruptedException e) {
        System.out.println("得到中断异常");
      }
      System.out.println("run方法执行完毕");
    }
  }
}

输出结果:

从这里可以看出,通过interrupt方法可以中断处于阻塞状态的线程。那么能不能中断处于非阻塞状态的线程呢?看下面这个例子:

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循环");
        i++;
      }
    }
  }
}

  运行该程序会发现,while循环会一直运行直到变量i的值超出Integer.MAX_VALUE。所以说直接调用interrupt方法不能中断正在运行中的线程。

  但是如果配合isInterrupted()能够中断正在运行的线程,因为调用interrupt方法相当于将中断标志位置为true,那么可以通过调用isInterrupted()判断中断标志是否被置位来中断线程的执行。比如下面这段代码:

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循环");
        i++;
      }
    }
  }
}

  运行会发现,打印若干个值之后,while循环就停止打印了。

  但是一般情况下不建议通过这种方式来中断线程,一般会在MyThread类中增加一个属性 isStop来标志是否结束while循环,然后再在while循环中判断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过调用setStop方法来终止while循环。

  7)stop方法

  stop方法已经是一个废弃的方法,它是一个不安全的方法。因为调用stop方法会直接终止run方法的调用,并且会抛出一个ThreadDeath错误,如果线程持有某个对象锁的话,会完全释放锁,导致对象状态不一致。所以stop方法基本是不会被用到的。

  8)destroy方法

  destroy方法也是废弃的方法。基本不会被使用到。

  以下是关系到线程属性的几个方法:

  1)getId

  用来得到线程ID

  2)getName和setName

  用来得到或者设置线程名称。

  3)getPriority和setPriority

  用来获取和设置线程优先级。

  4)setDaemon和isDaemon

  用来设置线程是否成为守护线程和判断线程是否是守护线程。

  守护线程和用户线程的区别在于:守护线程依赖于创建它的线程,而用户线程则不依赖。举个简单的例子:如果在main线程中创建了一个守护线程,当main方法运行完毕之后,守护线程也会随着消亡。而用户线程则不会,用户线程会一直运行直到其运行完毕。在JVM中,像垃圾收集器线程就是守护线程。

  Thread类有一个比较常用的静态方法currentThread()用来获取当前线程。

  在上面已经说到了Thread类中的大部分方法,那么Thread类中的方法调用到底会引起线程状态发生怎样的变化呢?下面一幅图就是在上面的图上进行改进而来的:

时间: 2015-12-04

java线程之用Thread类创建线程的方法

在Java中创建线程有两种方法:使用Thread类和使用Runnable接口.在使用Runnable接口时需要建立一个Thread实例.因此,无论是通过Thread类还是Runnable接口建立线程,都必须建立Thread类或它的子类的实例.Thread类的构造方法被重载了八次,构造方法如下: 复制代码 代码如下: public Thread( ); public Thread(Runnable target); public Thread(String name); public Thread

java多线程编程之使用thread类创建线程

在Java中创建线程有两种方法:使用Thread类和使用Runnable接口.在使用Runnable接口时需要建立一个Thread实例.因此,无论是通过Thread类还是Runnable接口建立线程,都必须建立Thread类或它的子类的实例.Thread类的构造方法被重载了八次,构造方法如下: 复制代码 代码如下: public Thread( );public Thread(Runnable target);public Thread(String name);public Thread(Ru

Java多线程继承Thread类详解第1/2页

调用方法: /** * 点击量/月(年)Thread */ public void yearlyClickThread() { // 获取参数 String year = getPara("year"); // 统计数据集X List<String> xList = new ArrayList<String>(); xList.add("January"); xList.add("February"); xList.add

Python 多线程其他属性以及继承Thread类详解

一.线程常用属性 1.threading.currentThread:返回当前线程变量 2.threading.enumerate:返回一个包含正在运行的线程的list,正在运行的线程指的是线程启动后,结束前的状态 3.threading.activeCount:返回正在运行的线程数量,效果跟len(threading.enumer)一样 4.thr.setName:给线程设置名字 5.thr.getName:得到线程的名字. 举例: mport _thread as thread import

Java多线程用法的实例详解

Java多线程用法的实例详解 前言: 最全面的java多线程用法解析,如果你对Java的多线程机制并没有深入的研究,那么本文可以帮助你更透彻地理解Java多线程的原理以及使用方法. 1.创建线程 在Java中创建线程有两种方法:使用Thread类和使用Runnable接口.在使用Runnable接口时需要建立一个Thread实例.因此,无论是通过Thread类还是Runnable接口建立线程,都必须建立Thread类或它的子类的实例.Thread构造函数: public Thread( ); p

Java多线程通信实现方式详解

这篇文章主要介绍了Java多线程通信实现方式详解,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下 线程通信的方式: 1.共享变量 线程间通信可以通过发送信号,发送信号的一个简单方式是在共享对象的变量里设置信号值.线程A在一个同步块里设置boolean型成员变量hasDataToProcess为true,线程B也在同步代码块里读取hasDataToProcess这个成员变量.这个简单的例子使用了一个持有信号的对象,并提供了set和get方法. pu

Java多线程 线程状态原理详解

这篇文章主要介绍了Java多线程 线程状态原理详解,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下 java.lang.Thread.State枚举定义了6种线程状态. NEW: 尚未启动(start)的线程的线程状态 RUNNABLE: 运行状态,但线程可能正在JVM中执行,也可能在等待CPU调度 BLOCKED: 线程阻塞,等待监视器锁以进入同步代码块/方法 WAITING: 等待状态.使用以下不带超时的方式时会进入:Object.wait.

基于Java中的StringTokenizer类详解(推荐)

StringTokenizer是字符串分隔解析类型,属于:Java.util包. 1.StringTokenizer的构造函数 StringTokenizer(String str):构造一个用来解析str的StringTokenizer对象.java默认的分隔符是"空格"."制表符('\t')"."换行符('\n')"."回车符('\r')". StringTokenizer(String str,String delim)

JAVA中的Configuration类详解

本文主要研究的是Java中的Configuration类的用法,涉及maven自动加载,pom.xml配置和简单的Java代码,具体如下. properties文件是Java平台默认的配置文件格式,其优点是格式清晰,简单易懂,使用commons-configuration读取properties文件也比较简单,代码如下: 基本用法: 1.加载jar包,我使用maven自动加载,pom.xml配置如下: <dependency> <groupId>commons-configurat

C#多线程之Thread类详解

使用System.Threading.Thread类可以创建和控制线程. 常用的构造函数有: // 摘要: // 初始化 System.Threading.Thread 类的新实例,指定允许对象在线程启动时传递给线程的委托. // // 参数: // start: // System.Threading.ParameterizedThreadStart 委托,它表示此线程开始执行时要调用的方法. // // 异常: // System.ArgumentNullException: // star

Java中继承thread类与实现Runnable接口的比较

Java中线程的创建有两种方式:  1.  通过继承Thread类,重写Thread的run()方法,将线程运行的逻辑放在其中 2.  通过实现Runnable接口,实例化Thread类 在实际应用中,我们经常用到多线程,如车站的售票系统,车站的各个售票口相当于各个线程.当我们做这个系统的时候可能会想到两种方式来实现,继承Thread类或实现Runnable接口,现在看一下这两种方式实现的两种结果. package com.threadtest; class MyThread extends T

java多线程中线程封闭详解

线程封闭的概念 访问共享变量时,通常要使用同步,所以避免使用同步的方法就是减少共享数据的使用,这种技术就是线程封闭. 实现线程封闭的方法 1:ad-hoc线程封闭 这是完全靠实现者控制的线程封闭,他的线程封闭完全靠实现者实现.也是最糟糕的一种线程封闭.所以我们直接把他忽略掉吧. 2:栈封闭 栈封闭是我们编程当中遇到的最多的线程封闭.什么是栈封闭呢?简单的说就是局部变量.多个线程访问一个方法,此方法中的局部变量都会被拷贝一分儿到线程栈中.所以局部变量是不被多个线程所共享的,也就不会出现并发问题.所