線程最最基礎的知識

時間  2019-11-06
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Java 多線程系列文章第 5 篇。java

什麼是線程

試想一下沒有線程的程序是怎麼樣的？百度網盤在上傳文件時就沒法下載文件了，得等文件上傳完成後才能下載文件。這個咱們如今看起來很反人性，由於咱們習慣了一個程序同時能夠進行運行多個功能，而這些都是線程的功勞。設計模式

以前的文章 進程知多少 中講到，爲了實現多個程序並行執行，引入了進程概念。如今引入線程是爲了讓一個程序可以併發執行。bash

線程的組成

線程ID：線程標識符。多線程

當前指令指針（PC）：指向要執行的指令。併發

寄存器集合：存儲單元寄存器的集合。異步

堆棧：暫時存放數據和地址，通常用來保護斷點和現場。ide

線程與進程區別

線程和進程之間的區別，我以爲能夠用這個例子來看出二者的不一樣，進程就是一棟房子，房子住着 3 我的，線程就是住在房子裏的人。進程是一個獨立的個體，有本身的資源，線程是在進程裏的，多個線程共享着進程的資源。函數

線程狀態

咱們看到 Java 源代碼裏面，線程狀態的枚舉有以下 6 個。工具

public enum State {

 //新建狀態
 NEW,

 //運行狀態
 RUNNABLE,

 //阻塞狀態
 BLOCKED,

 //等待狀態
 WAITING,

 //等待狀態（區別在於這個有等待的時間）
 TIMED_WAITING,

 //終止狀態
 TERMINATED;
}
複製代碼

下面給這 6 個狀態一一作下解釋。spa

NEW：新建狀態。在建立完 Thread ，還沒執行 start() 以前，線程的狀態一直是 NEW。能夠說這個時候尚未真正的一個線程映射着，只是一個對象。

RUNNABLE：運行狀態。線程對象調用 start() 以後，就進入 RUNNABLE 狀態，該狀態說明在 JVM 中有一個真實的線程存在。

BLOCKED：阻塞狀態。線程在等待鎖的釋放，也就是等待獲取 monitor 鎖。

WAITING：等待狀態。線程在這個狀態的時候，不會被分配 CPU，並且須要被顯示地喚醒，不然會一直等待下去。

TIMED_WAITING：超時等待狀態。這個狀態的線程也同樣不會被分配 CPU，可是它不會無限等待下去，有時間限制，時間一到就中止等待。

TERMINATED：終止狀態。線程執行完成結束，但不表明這個對象已經沒有了，對象可能仍是存在的，只是線程不存在了。

線程既然有這麼多個狀態，那確定就有狀態機，也就是在什麼狀況下 A 狀態會變成 B 狀態。下面就來簡單描述一下。

結合下圖，咱們 new 出線程類的時候，就是 NEW 狀態，調用 start() 方法，就進入了 RUNNABLE 狀態，這時若是觸發等待，則進入了 WAITING 狀態，若是觸發超時等待，則進入 TIMED_WAITING 狀態，當訪問須要同步的資源時，則只有一個線程能訪問，其餘線程就進入 BLOCKED 狀態，當線程執行完後，進入 TERMINATED 狀態。

圖片來源於網路，侵刪

其實在 JVM 中，線程是有 9 個狀態，以下所示，有興趣的同窗能夠深刻了解一下。

javaClasses.hpp
enum ThreadStatus {
    NEW = 0,
    RUNNABLE = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // runnable / running
                               JVMTI_THREAD_STATE_RUNNABLE,
    SLEEPING = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // Thread.sleep()
                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING +
                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_WITH_TIMEOUT +
                               JVMTI_THREAD_STATE_SLEEPING,
    IN_OBJECT_WAIT = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // Object.wait()
                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING +
                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_INDEFINITELY +
                               JVMTI_THREAD_STATE_IN_OBJECT_WAIT,
    IN_OBJECT_WAIT_TIMED = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // Object.wait(long)
                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING +
                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_WITH_TIMEOUT +
                               JVMTI_THREAD_STATE_IN_OBJECT_WAIT,
    PARKED = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // LockSupport.park()
                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING +
                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_INDEFINITELY +
                               JVMTI_THREAD_STATE_PARKED,
    PARKED_TIMED = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // LockSupport.park(long)
                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING +
                               JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_WITH_TIMEOUT +
                               JVMTI_THREAD_STATE_PARKED,
    BLOCKED_ON_MONITOR_ENTER = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // (re-)entering a synchronization block
                               JVMTI_THREAD_STATE_BLOCKED_ON_MONITOR_ENTER,
    TERMINATED = JVMTI_THREAD_STATE_TERMINATED
};
複製代碼

Java 線程實現

下面講一講在 Java 中如何建立一個線程。衆所周知，實現 Java 線程有 2 種方式：繼承 Thread 類和實現 Runnable 接口。

繼承 Thread 類

繼承 Thread 類，重寫 run() 方法。

class MyThread extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("MyThread");
    }

}
複製代碼

實現 Runnable 接口

實現 Runnable 接口，實現 run() 方法。

class MyRunnable implements Runnable {

    public void run() {
        System.out.println("MyRunnable");
    }

}
複製代碼

這 2 種線程的啓動方式也不同。MyThread 是一個線程類，因此能夠直接 new 出一個對象出來，接着調用 start() 方法來啓動線程；而 MyRunnable 只是一個普通的類，須要 new 出線程基類 Thread 對象，將 MyRunnable 對象傳進去。

下面是啓動線程的方式。

public class ThreadImpl {

    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        Thread myRunnable = new Thread(new MyRunnable());
        System.out.println("main Thread begin");
        myThread.start();
        myRunnable.start();
        System.out.println("main Thread end");
    }

}
複製代碼

打印結果以下：

main Thread begin
main Thread end
MyThread
MyRunnable
複製代碼

看這結果，不像我們以前的串行執行依次打印，主線程不會等待子線程執行完。

敲重點：不能直接調用 run()，直接調用 run() 不會建立線程，而是主線程直接執行 run() 的內容，至關於執行普通函數。這時就是串行執行的。看下面代碼。

public class ThreadImpl {

    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        Thread myRunnable = new Thread(new MyRunnable());
        System.out.println("main Thread begin");
        myThread.run();
        myRunnable.run();
        System.out.println("main Thread end");
    }

}
複製代碼

打印結果：

main Thread begin
MyThread
MyRunnable
main Thread end
複製代碼

從結果看出只是串行的，但看不出沒有線程，咱們看下面例子來驗證直接調用 run() 方法沒有建立新的線程，使用 VisualVM 工具來觀察線程狀況。

咱們對代碼作一下修改，加上 Thread.sleep(1000000) 讓它睡眠一段時間，這樣方便用工具查看線程狀況。

調用 run() 的代碼：

public class ThreadImpl {

    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.setName("MyThread");
        Thread myRunnable = new Thread(new MyRunnable());
        myRunnable.setName("MyRunnable");
        System.out.println("main Thread begin");
        myThread.run();
        myRunnable.run();
        System.out.println("main Thread end");
        try {
            Thread.sleep(1000000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

class MyThread extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("MyThread");
        try {
            Thread.sleep(1000000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

class MyRunnable implements Runnable {

    public void run() {
        System.out.println("MyRunnable");
        try {
            Thread.sleep(1000000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}
複製代碼

運行結果：

main Thread begin
MyThread
複製代碼

只打印出 2 句日誌，觀察線程時也只看到 main 線程，沒有看到 MyThread 和 MyRunnable 線程，印證了上面我們說的：直接調用 run() 方法，沒有建立線程。

下面咱們來看看有 調用 start() 的代碼：

public class ThreadImpl {

    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.setName("MyThread");
        Thread myRunnable = new Thread(new MyRunnable());
        myRunnable.setName("MyRunnable");
        System.out.println("main Thread begin");
        myThread.start();
        myRunnable.start();
        System.out.println("main Thread end");
        try {
            Thread.sleep(1000000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
	
}
複製代碼

運行結果：

main Thread begin
main Thread end
MyThread
MyRunnable
複製代碼

全部日誌都打印出來了，而且經過 VisualVM 工具能夠看到 MyThread 和 MyRunnable 線程。看到了這個結果，切記建立線程要調用 start() 方法。

今天就先講到這，繼續關注後面的內容。

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