Java併發學習之線程狀態及Thread經常使用方法詳解

線程狀態及Thread經常使用方法詳解

I. 線程狀態

在前面線程建立的一篇博文中，明確說明只有在調用 Thread#start()方法以後，線程纔會啓動；那線程建立完和這個啓動又是什麼關係呢？啓動是否又是運行呢？本節則主要集中在線程的各個狀態的解釋以及狀態變遷的緣由

先來一個圖，說明下線程的五個狀態

1. 建立

顧名思義，就是建立了一個線程，也就經過 new Thread() 觸發

2. 就緒狀態

就緒，表示線程已經準備好了，隨時能夠進入運行，

當 start() 調用以後，線程進入就緒狀態，這個時候是準備運行，可是並無執行

3. 運行狀態

表示線程在執行了，真正工做跑任務

4. 阻塞狀態

線程運行以後，發生了一些變故，須要掛起時，這時就進入阻塞，把cpu和資源讓給其餘的線程去執行；這個就是阻塞狀態了

也就是說，必須是有運行狀態進入阻塞狀態

5. 結束

線程執行完了，也是時候收拾收拾，各回各家了，就表示這個線程該乾的活幹完了，到過河拆橋的時候了，趕忙把這個線程丟到垃圾堆吧（線程回收），這個狀態就是線程結束（或者說線程死亡狀態）

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上面說了五個線程狀態，各是什麼意思，下面簡單說下他們的關係

以一個線程的使用流程爲例

LinkedBlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
// 建立一個線程
Thread thread = new Thread(() -> {
    try {
        System.out.println(queue.take());
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
});
// 啓動線程
thread.start();
// 主線程掛起，保證thread線程邏輯進入並執行
Thread.sleep(2000);
// 主線程向隊列中塞一個數據，喚醒thread線程
queue.put("hello world");
// 等待線程執行完畢
thread.join();
// 線程執行結束
System.out.println("---over---");

建立線程有四種方式，能夠參考 《Java併發學習之四種線程建立方式的實現與對比》,

結合上面的case，分析下五種狀態的轉換過程：

1. 首先是經過new來建立一個線程對象 thread， 這兒時候，線程就處於建立狀態了
2. 接着我須要線程工做了，而後調用thread.start()方法，來啓動線程

• 這個時候，線程並不會直接運行，此時會進入就緒狀態（進入可運行線程池），也就表示我準備好了，隨時能夠工做
• 那麼何時工做呢？這個就不禁咱們來控制了，實際是由線程調度程序從可運行線程池中挑一個線程來工做

3. 運氣來了，thread線程執行了，假設其從一個阻塞隊列queue中取數據

• 然而此時queue爲空，致使獲取不到數據，線程被阻塞，等待隊列非空，這個時候線程就由運行狀態進入阻塞狀態了
• 主線程此時往隊列中塞入一個數據，thread線程被喚醒，此時依然是進入就緒狀態，等待線程調度程序來執行它

4. 等線程執行完畢後，就進入了死亡狀態，而後就開始gc回收資源了

II. Thread解析

在java這門編程語言中，要使用線程，多半是離不開接觸Thread這個類，爲何會說是多半呢？

由於有些時候，咱們藉助線程池，fork/join等來實現併發時，可能並不須要顯示的利用的Thread類，但底層實際上是離不開的

這裏也不講Thread是怎麼工做的，實現原理啥的，比較複雜，我也莫不許，就從使用角度出發，來看看裏面經常使用的方法，都是幹嗎用的，以及何時用

1. start 方法

第一個就是這個start()方法了，啓動線程

執行該方法以後，線程進入就緒狀態，對使用者而言，但願線程執行就是調用的這個方法（注意調用以後不會當即執行）

這個方法的主要目的就是告訴系統，咱們的線程準備好了，cpu有空了趕忙來執行咱們的線程

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2. run 方法

這個就有意思了，咱們採用繼承Thread類來建立線程時，須要覆蓋的就是這個方法，把線程執行的業務邏輯，放在這個方法裏面，可是線程的執行，倒是start()方法

run 方法中爲具體的線程執行的代碼邏輯，通常而言，都不該該被直接進行調用

那麼問題來了，若是直接調用了會怎樣？

直接調用Thread的run方法，並不會報錯，且能夠正常執行，可是執行是在調用這個方法的線程中執行的，不會讓thread這個線程進入就緒狀態，運行狀態啥的，其實質就是一個普通對象的普通方法調用

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3. sleep 方法

睡眠一段時間，這個過程當中不會釋放線程持有的鎖， 傳入int類型的參數，表示睡眠多少ms

讓出CUP的使用、目的是不讓當前線程獨自霸佔該進程所獲的CPU資源，以留必定時間給其餘線程執行的機會

咱們最多見的一種使用方式是在主線程中直接調用 Thread.sleep(100) ， 表示先等個100ms， 而後再繼續執行

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4. wait 方法

wait()方法是Object類裏的方法；當一個線程執行到wait()方法時，它就進入到一個和該對象相關的等待池中，同時失去（釋放）了對象的機鎖（暫時失去機鎖，wait(long timeout)超時時間到後還須要返還對象鎖）；其餘線程能夠訪問

wait()使用notify或者notifyAlll或者指定睡眠時間來喚醒當前等待池中的線程

一般咱們執行wait方法是由於當前線程的執行，可能依賴到其餘線程，如登陸線程中，若發現用戶沒有註冊，則等待，等用戶註冊成功後繼續走登陸流程（咱們不考慮這個邏輯是否符合實際），

這裏就能夠在登陸線程中調用 wait方法， 在註冊線程中，在執行完畢以後，調用notify方法通知登陸線程，註冊完畢，而後繼續進行登陸後續action

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5. yield 方法

暫停當前正在執行的線程對象，並執行其餘線程

yield()應該作的是讓當前運行線程回到可運行狀態，以容許具備相同優先級的其餘線程得到運行機會。所以，使用yield()的目的是讓相同優先級的線程之間能適當的輪轉執行。可是，實際中沒法保證yield()達到讓步目的，由於讓步的線程還有可能被線程調度程序再次選中

這個方法的執行，有點像一個拿到麪包的人對另外幾我的說，我把麪包放在桌上，咱們重新開始搶，那麼下一個拿到麪包的仍是這些人中的某個（你們機會均等）

想象不出啥時候會這麼幹

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6. join 方法

啓動線程後直接調用，即join()的做用是：「等待該線程終止」，這裏須要理解的就是該線程是指的主線程等待子線程的終止。也就是在子線程調用了join()方法後面的代碼，只有等到子線程結束了才能執行

從上面的描述也能夠很容易看出什麼場景須要調用這個方法，主線程和子線程誰先結束很差說，若是主線程提早結束了，致使整個應用都關了，這個時候子線程沒執行完，就呵呵了；

其次就是子線程執行一系列計算，主線程會用到計算結果，那麼就能夠執行這個方法，保證子線程執行完畢後再使用計算結果

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7. setDaemon 方法

這個比較有意思，將線程定義爲守護線程，那麼什麼是守護線程？

用個比較通俗的好比，任何一個守護線程都是整個JVM中全部非守護線程的保姆：

只要當前JVM實例中尚存在任何一個非守護線程沒有結束，守護線程就所有工做；只有當最後一個非守護線程結束時，守護線程隨着JVM一同結束工做。

這裏有幾點須要注意：

1. thread.setDaemon(true)必須在thread.start()以前設置，不然會拋出一個IllegalThreadStateException異常。你不能把正在運行的常規線程設置爲守護線程
2. 在Daemon線程中產生的新線程也是Daemon的。
3. 不要認爲全部的應用均可以分配給Daemon來進行服務，好比讀寫操做或者計算邏輯

由於你不可能知道在全部的User完成以前，Daemon是否已經完成了預期的服務任務。一旦User退出了，可能大量數據尚未來得及讀入或寫出，計算任務也可能屢次運行結果不同。這對程序是毀滅性的。形成這個結果理由已經說過了：一旦全部User Thread離開了，虛擬機也就退出運行了

III. 小結

1. 線程狀態

線程有五個狀態

• new一個線程對象後，首先進入建立狀態
• 執行Thread#start方法以後，進入就緒狀態
• 線程調度程序將就緒狀態的線程標記爲運行狀態並真正運行
• 線程運行過程當中，能夠掛起，進入阻塞狀態，阻塞狀態恢復後，接着進入就緒而不是立馬又恢復運行狀態
• 線程執行完了，就進入結束/死亡狀態

2. Thread使用注意

• 線程執行的業務邏輯，放在run()方法中
• 使用 thread.start() 啓動線程
• wait方法須要和notify方法配套使用
• 守護線程必須在線程啓動以前設置
• 若是須要等待線程執行完畢，能夠調用 join()方法

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