Java線程的6種狀態(tài)及切換教程
Java中線程的狀態(tài)分為6種。
1. 初始(NEW) :新創(chuàng)建了一個線程對象,但還沒有調用start()方法。
2.運行(RUNNABLE) :Java線程中將就緒(ready)和運行中(running)兩種狀態(tài)籠統(tǒng)的稱為“運行”。線程對象創(chuàng)建后,其他線程(比如main線程)調用了該對象的start()方法。該狀態(tài)的線程位于可運行線程池中,等待被線程調度選中,獲取CPU的使用權,此時處于就緒狀態(tài)(ready)。就緒狀態(tài)的線程在獲得CPU時間片后變?yōu)檫\行中狀態(tài)(running)。
3. 阻塞(BLOCKED) :表示線程阻塞于鎖。
4. 等待(WAITING) :進入該狀態(tài)的線程需要等待其他線程做出一些特定動作(通知或中斷)。
5. 超時等待(TIMED_WAITING) :該狀態(tài)不同于WAITING,它可以在指定的時間后自行返回。
6.終止(TERMINATED) :表示該線程已經執(zhí)行完畢。
這6種狀態(tài)定義在Thread類的State枚舉中,可查看源碼進行一一對應。
一、線程的狀態(tài)圖
二、狀態(tài)詳細說明
2.1. 初始狀態(tài)(NEW)
實現(xiàn)Runnable接口和繼承Thread可以得到一個線程類,new一個實例出來,線程就進入了初始狀態(tài)。
2.2. 就緒狀態(tài)(RUNNABLE之READY)
- 就緒狀態(tài)只是說你資格運行,調度程序( Cpu )沒有挑選到你,你就永遠是就緒狀態(tài)。
- 調用線程的start()方法,此線程進入就緒狀態(tài)。
- 當前線程sleep()方法結束,其他線程join()結束,等待用戶輸入完畢,某個線程拿到對象鎖,這些線程也將進入就緒狀態(tài)。
- 當前線程時間片用完了,調用當前線程的yield()方法,當前線程進入就緒狀態(tài)。
- 鎖池里的線程拿到對象鎖后,進入就緒狀態(tài)。
2.3. 運行中狀態(tài)(RUNNABLE之RUNNING)
線程調度程序從可運行池中選擇一個線程作為當前線程時線程所處的狀態(tài)。這也是線程進入運行狀態(tài)的唯一的一種方式。
3. 阻塞狀態(tài)(BLOCKED)
阻塞狀態(tài)是線程阻塞在進入synchronized關鍵字修飾的方法或代碼塊(獲取鎖)時的狀態(tài)。
4. 等待(WAITING)
處于這種狀態(tài)的線程不會被分配CPU執(zhí)行時間,它們要等待被顯式地喚醒,否則會處于無限期等待的狀態(tài)。
5. 超時等待(TIMED_WAITING)
處于這種狀態(tài)的線程不會被分配CPU執(zhí)行時間,不過無須無限期等待被其他線程顯示地喚醒,在達到一定時間后它們會自動喚醒。
6. 終止狀態(tài)(TERMINATED)
當線程的run()方法完成時,或者主線程的main()方法完成時,我們就認為它終止了。這個線程對象也許是活的,但是它已經不是一個單獨執(zhí)行的線程。線程一旦終止了,就不能復生。
在一個終止的線程上調用start()方法,會拋出java.lang.IllegalThreadStateException異常。
三、等待隊列
調用obj的wait(), notify()方法前,必須獲得obj鎖,也就是必須寫在synchronized(obj) 代碼段內。
與等待隊列相關的步驟和圖
- 線程1獲取對象A的鎖,正在使用對象A。
- 線程1調用對象A的wait()方法。
- 線程1釋放對象A的鎖,并馬上進入等待隊列。
- 鎖池里面的對象爭搶對象A的鎖。
- 線程5獲得對象A的鎖,進入synchronized塊,使用對象A。
- 線程5調用對象A的notifyAll()方法,喚醒所有線程,所有線程進入同步隊列。若線程5調用對象A的notify()方法,則喚醒一個線程,不知道會喚醒誰,被喚醒的那個線程進入同步隊列。
- notifyAll()方法所在synchronized結束,線程5釋放對象A的鎖。
- 同步隊列的線程爭搶對象鎖,但線程1什么時候能搶到就不知道了。
四、同步隊列狀態(tài)
- 當前線程想調用對象A的同步方法時,發(fā)現(xiàn)對象A的鎖被別的線程占有,此時當前線程進入同步隊列。簡言之,同步隊列里面放的都是想爭奪對象鎖的線程。
- 當一個線程1被另外一個線程2喚醒時,1線程進入同步隊列,去爭奪對象鎖。
- 同步隊列是在同步的環(huán)境下才有的概念,一個對象對應一個同步隊列。
- 線程等待時間到了或被notify/notifyAll喚醒后,會進入同步隊列競爭鎖,如果獲得鎖,進入RUNNABLE狀態(tài),否則進入BLOCKED狀態(tài)等待獲取鎖。
五、幾個方法的比較
- Thread.sleep(long millis),一定是當前線程調用此方法,當前線程進入TIMED_WAITING狀態(tài),但不釋放對象鎖,millis后線程自動蘇醒進入就緒狀態(tài)。作用:給其它線程執(zhí)行機會的最佳方式。
- Thread.yield(),一定是當前線程調用此方法,當前線程放棄獲取的CPU時間片,但不釋放鎖資源,由運行狀態(tài)變?yōu)榫途w狀態(tài),讓OS再次選擇線程。 作用:讓相同優(yōu)先級的線程輪流執(zhí)行,但并不保證一定會輪流執(zhí)行。實際中無法保證yield()達到讓步目的,因為讓步的線程還有可能被線程調度程序再次選中。Thread.yield()不會導致阻塞。該方法與sleep()類似,只是不能由用戶指定暫停多長時間。
- thread.join()/thread.join(long millis),當前線程里調用其它線程t的join方法,當前線程進入WAITING/TIMED_WAITING狀態(tài),當前線程不會釋放已經持有的對象鎖。線程t執(zhí)行完畢或者millis時間到,當前線程一般情況下進入RUNNABLE狀態(tài),也有可能進入BLOCKED狀態(tài)(因為join是基于wait實現(xiàn)的)。
- Object.wait(),當前線程調用對象的wait()方法,當前線程釋放對象鎖,進入等待隊列。依靠notify()/notifyAll()喚醒或者wait(long timeout) timeout時間到自動喚醒。
- Object.notify()喚醒在此對象監(jiān)視器上等待的單個線程,選擇是任意性的。notifyAll()喚醒在此對象監(jiān)視器上等待的所有線程。
- LockSupport.park()/LockSupport.parkNanos(long nanos),LockSupport.parkUntil(long deadlines), 當前線程進入WAITING/TIMED_WAITING狀態(tài)。對比wait方法,不需要獲得鎖就可以讓線程進入WAITING/TIMED_WAITING狀態(tài),需要通過LockSupport.unpark(Thread thread)喚醒。
六 創(chuàng)建線程的幾種方式
Thread
線程運行的過程會產生很多信息,這些信息都保存在Thread類中的成員變量里面,常見的有:
a.線程的ID是唯一標識getId()
b.線程的名稱:getName(),如果不設置線程名稱默認為“Thread-xx”
c.線程的優(yōu)先級:getPriority,線程優(yōu)先級從1-10,其中數(shù)字越大表示優(yōu)先級別越高,同時獲得JVM調度執(zhí)行的可能性越大,JDK內置了三種常見的狀態(tài):
`//最小優(yōu)先級 public final static int MIN_PRIORITY = 1; //一般優(yōu)先級 public final static int NORM_PRIORITY = 5; //最大優(yōu)先級 public final static int MAX_PRIORITY = 10;`
一般不推薦設置線程的優(yōu)先級,如果進行設置了非法的優(yōu)先級程序就會出現(xiàn)IllegalArgumentException異常。
創(chuàng)建線程方式一:
繼承Thread類。
步驟:
1,定義一個類繼承Thread類。
2,覆蓋Thread類中的run方法。
3,直接創(chuàng)建Thread的子類對象創(chuàng)建線程。
4,調用start方法開啟線程并調用線程的任務run方法執(zhí)行。
可以通過Thread的getName獲取線程的名稱 Thread-編號(從0開始)
主線程的名字就是main。
class Demo extends Thread { /** *線程名稱 */ private String name; Demo(String name) { //父類構造函數(shù),改線程的名稱 super(name); //this.name = name; } //***run方法中定義就是線程要運行的任務代碼。*** public void run() { for(int x=0; x<10; x++) { //for(int y=-9999999; y<999999999; y++){} System.out.println(name+"....x="+x+".....name="+Thread.currentThread().getName()); } } } class ThreadDemo2 { public static void main(String[] args) { Demo d1 = new Demo("旺財"); Demo d2 = new Demo("xiaoqiang"); d1.start();//開啟線程,調用run方法。 d2.start(); System.out.println("over...."+Thread.currentThread().getName()); } }
創(chuàng)建線程方式二
當該類有自己父類的時候,通過實現(xiàn)Runnable接口,覆蓋run方法。(常用)
步驟:
1,定義類實現(xiàn)Runnable接口。
2,覆蓋接口中的run方法,將線程的任務代碼封裝到run方法中。
3,通過Thread類創(chuàng)建線程對象,并將Runnable接口的子類對象作為Thread類的構造函數(shù)的參數(shù)進行傳遞。
為什么?因為線程的任務都封裝在Runnable接口子類對象的run方法中。
所以要在線程對象創(chuàng)建時就必須明確要運行的任務。
思想:將線程的任務通過Runnable接口封裝成了對象。
4,調用線程對象的start方法開啟線程。
實現(xiàn)Runnable接口的好處:
1,將線程的任務從線程的子類中分離出來,進行了單獨的封裝,按照面向對象的思想將任務封裝成對象。
2,避免了java單繼承的局限性。
//extends Fu //準備擴展Demo類的功能,讓其中的內容可以作為線程的任務執(zhí)行。 //通過接口的形式完成。 class Demo implements Runnable{ public void run() { show(); } public void show() { for(int x=0; x<20; x++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....."+x); } } } class ThreadDemo { public static void main(String[] args) { Demo d = new Demo(); Thread t1 = new Thread(d); Thread t2 = new Thread(d); t1.start(); t2.start(); } }
創(chuàng)建線程方式三
實現(xiàn)Callable接口
與使用Runnable相比, Callable功能更強大些
1 相比run()方法,可以有返回值
2 方法可以拋出異常
3 支持泛型的返回值
4 需要借助FutureTask類,比如獲取返回結果
Future接口
1 可以對具體Runnable、Callable任務的執(zhí)行結果進行取消、查詢是
否完成、獲取結果等。
2 FutrueTask是Futrue接口的唯一的實現(xiàn)類
3 FutureTask 同時實現(xiàn)了Runnable, Future接口。它既可以作為 Runnable被線程執(zhí)行,又可以作為Future得到Callable的返回值
//1.創(chuàng)建一個實現(xiàn)Callable的實現(xiàn)類 class Stu implements Callable { //2.實現(xiàn)call方法,將此線程需要執(zhí)行的操作生命call()中 @Override public Object call() throws Exception { int sum=0; for (int i = 1; i <=100; i++) { if(i % 2 == 0){ System.out.println(i); sum += i; } } return sum; } } public class Bank { public static void main(String[] args) { //3.創(chuàng)建Callable接口實現(xiàn)類的對象 Stu stu = new Stu(); //4.將此Callable接口實現(xiàn)類的對象作為傳遞到FutureTask構造器中,創(chuàng)建FutureTask的對象 FutureTask futureTask = new FutureTask(stu); //5.FutureTask的對象作為參數(shù)傳遞到Thread類的構造器中創(chuàng)建Thread,并調用start() new Thread(futureTask).start(); try { Object sum = futureTask.get(); System.out.println("總和為"+sum); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } } }
創(chuàng)建線程方式四
使用線程池
背景:經常創(chuàng)建和銷毀、使用量特別大的資源,比如并發(fā)情況下的線程, 對性能影響很大。
思路:提前創(chuàng)建好多個線程,放入線程池中,使用時直接獲取,使用完 放回池中??梢员苊忸l繁創(chuàng)建銷毀、實現(xiàn)重復利用。類似生活中的公共交 通工具。
好處:
1提高響應速度(減少了創(chuàng)建新線程的時間);
2降低資源消耗(重復利用線程池中線程,不需要每次都創(chuàng)建);
3便于線程管理;
corePoolSize:核心池的大小
maximumPoolSize:最大線程數(shù)
keepAliveTime:線程沒有任務時最多保持多長時間后會終止
//創(chuàng)建并使用多線程的第四種方法:使用線程池 class MyThread implements Runnable { @Override public void run() { for (int i = 1; i <= 100; i++) { if(i % 2 ==0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i); } } } } public class ThreadPool { public static void main(String[] args) { // 1.提供指定線程的數(shù)量 ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10); //設置線程的屬性 ThreadPoolExecutor service1= (ThreadPoolExecutor) service; //service1.setMaximumPoolSize(15); //service1.setCorePoolSize();*/ // 2.將Runnable實現(xiàn)類的對象作為形參傳遞給ExecutorService的submit()方法中,開啟線程 // 并執(zhí)行相關的run() service.execute(new MyThread());//適用于Runnable //service.submit();適用于Callable // 3.結束線程的使用 service.shutdown(); } }
總結
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