Java總結篇：Java多線程
多線程作爲Java中很重要的一個知識點，在此還是有必要總結一下的。
一.線程的生命週期及五種基本狀態
關於Java中線程的生命週期，首先看一下下面這張較爲經典的圖：
上圖中基本上囊括了Java中多線程各重要知識點。掌握了上圖中的各知識點，Java中的多線程也就基本上掌握了。主要包括：
Java線程具有五中基本狀態
新建狀態（New）：當線程對象對創建後，即進入了新建狀態，如：Thread t = new MyThread();
就緒狀態（Runnable）：當調用線程對象的start()方法（t.start();），線程即進入就緒狀態。處於就緒狀態的線程，只是說明此線程已經做好了準備，隨時等待CPU調度執行，並不是說執行了t.start()此線程立即就會執行；
運行狀態（Running）：當CPU開始調度處於就緒狀態的線程時，此時線程才得以真正執行，即進入到運行狀態。注：就 緒狀態是進入到運行狀態的唯一入口，也就是說，線程要想進入運行狀態執行，首先必須處於就緒狀態中；
阻塞狀態（Blocked）：處於運行狀態中的線程由於某種原因，暫時放棄對CPU的使用權，停止執行，此時進入阻塞狀態，直到其進入到就緒狀態，才 有機會再次被CPU調用以進入到運行狀態。根據阻塞產生的原因不同，阻塞狀態又可以分爲三種：
1.等待阻塞：運行狀態中的線程執行wait()方法，使本線程進入到等待阻塞狀態；
2.同步阻塞 -- 線程在獲取synchronized同步鎖失敗(因爲鎖被其它線程所佔用)，它會進入同步阻塞狀態；
3.其他阻塞 -- 通過調用線程的sleep()或join()或發出了I/O請求時，線程會進入到阻塞狀態。當sleep()狀態超時、join()等待線程終止或者超時、或者I/O處理完畢時，線程重新轉入就緒狀態。
死亡狀態（Dead）：線程執行完了或者因異常退出了run()方法，該線程結束生命週期。
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二. Java多線程的創建及啓動
Java中線程的創建常見有如三種基本形式
1.繼承Thread類，重寫該類的run()方法。
class MyThread extends Thread {
private int i = 0; @Override
public void run() { for (i = 0; i < 100; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
}
}
public class ThreadTest { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i); if (i == 30) {
Thread myThread1 = new MyThread(); // 創建一個新的線程 myThread1 此線程進入新建狀態
Thread myThread2 = new MyThread(); // 創建一個新的線程 myThread2 此線程進入新建狀態
myThread1.start(); // 調用start()方法使得線程進入就緒狀態
myThread2.start(); // 調用start()方法使得線程進入就緒狀態
}
}
}
}
如上所示，繼承Thread類，通過重寫run()方法定義了一個新的線程類MyThread，其中run()方法的方法體代表了線程需要完成的任務，稱之爲線程執行體。當創建此線程類對象時一個新的線程得以創建，並進入到線程新建狀態。通過調用線程對象引用的start()方法，使得該線程進入到就緒狀態，此時此線程並不一定會馬上得以執行，這取決於CPU調度時機。
2.實現Runnable接口，並重寫該接口的run()方法，該run()方法同樣是線程執行體，創建Runnable實現類的實例，並以此實例作爲Thread類的target來創建Thread對象，該Thread對象纔是真正的線程對象。
class MyRunnable implements Runnable { private int i = 0; @Override
public void run() { for (i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
}
}
public class ThreadTest { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i); if (i == 30) {
Runnable myRunnable = new MyRunnable(); // 創建一個Runnable實現類的對象
Thread thread1 = new Thread(myRunnable); // 將myRunnable作爲Thread target創建新的線程
Thread thread2 = new Thread(myRunnable);
thread1.start(); // 調用start()方法使得線程進入就緒狀態
thread2.start();
}
}
}
}
相信以上兩種創建新線程的方式大家都很熟悉了，那麼Thread和Runnable之間到底是什麼關係呢？我們首先來看一下下面這個例子。
public class ThreadTest { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i); if (i == 30) {
Runnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread thread = new MyThread(myRunnable);
thread.start();
}
}
}
}class MyRunnable implements Runnable { private int i = 0; @Override
public void run() {
System.out.println("in MyRunnable run"); for (i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
}
}class MyThread extends Thread { private int i = 0;
public MyThread(Runnable runnable){ super(runnable);
} @Override
public void run() {
System.out.println("in MyThread run"); for (i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
}
}
同樣的，與實現Runnable接口創建線程方式相似，不同的地方在於
1 Thread thread = new MyThread(myRunnable);
那麼這種方式可以順利創建出一個新的線程麼？答案是肯定的。至於此時的線程執行體到底是MyRunnable接口中的run()方法還是MyThread類中的run()方法呢？通過輸出我們知道線程執行體是MyThread類中的run()方法。其實原因很簡單，因爲Thread類本身也是實現了Runnable接口，而run()方法最先是在Runnable接口中定義的方法。
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
我們看一下Thread類中對Runnable接口中run()方法的實現：
@Overridepublic void run() { if (target != null) {
target.run();
}
}
3.使用Callable和Future接口創建線程。具體是創建Callable接口的實現類，並實現clall()方法。並使用FutureTask類來包裝Callable實現類的對象，且以此FutureTask對象作爲Thread對象的target來創建線程。
看着好像有點複雜，直接來看一個例子就清晰了。
public class ThreadTest { public static void main(String[] args) {
Callable<Integer> myCallable = new MyCallable(); // 創建MyCallable對象
FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<Integer>(myCallable); //使用FutureTask來包裝MyCallable對象
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i); if (i == 30) {
Thread thread = new Thread(ft); //FutureTask對象作爲Thread對象的target創建新的線程
thread.start(); //線程進入到就緒狀態
}
}
System.out.println("主線程for循環執行完畢..");
try { int sum = ft.get(); //取得新創建的新線程中的call()方法返回的結果
System.out.println("sum = " + sum);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}class MyCallable implements Callable<Integer> { private int i = 0; // 與run()方法不同的是，call()方法具有返回值
@Override
public Integer call() { int sum = 0; for (; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
sum += i;
} return sum;
}
}
首先，我們發現，在實現Callable接口中，此時不再是run()方法了，而是call()方法，此call()方法作爲線程執行體，同時還具有返回值！在創建新的線程時，是通過FutureTask來包裝MyCallable對象，同時作爲了Thread對象的target。那麼看下FutureTask類的定義：
public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> { // ... }
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> { void run();
}
於是，我們發現FutureTask類實際上是同時實現了Runnable和Future接口，由此才使得其具有Future和Runnable雙重特性。通過Runnable特性，可以作爲Thread對象的target，而Future特性，使得其可以取得新創建線程中的call()方法的返回值。
執行下此程序，我們發現sum = 4950永遠都是最後輸出的。而“主線程for循環執行完畢..”則很可能是在子線程循環中間輸出。由CPU的線程調度機制，我們知道，“主線程for循環執行完畢..”的輸出時機是沒有任何問題的，那麼爲什麼sum =4950會永遠最後輸出呢？
原因在於通過ft.get()方法獲取子線程call()方法的返回值時，當子線程此方法還未執行完畢，ft.get()方法會一直阻塞，直到call()方法執行完畢才能取到返回值。
上述主要講解了三種常見的線程創建方式，對於線程的啓動而言，都是調用線程對象的start()方法，需要特別注意的是：不能對同一線程對象兩次調用start()方法。
三. Java多線程的就緒、運行和死亡狀態
就緒狀態轉換爲運行狀態：當此線程得到處理器資源；
運行狀態轉換爲就緒狀態：當此線程主動調用yield()方法或在運行過程中失去處理器資源。
運行狀態轉換爲死亡狀態：當此線程線程執行體執行完畢或發生了異常。
此處需要特別注意的是：當調用線程的yield()方法時，線程從運行狀態轉換爲就緒狀態，但接下來CPU調度就緒狀態中的哪個線程具有一定的隨機性，因此，可能會出現A線程調用了yield()方法後，接下來CPU仍然調度了A線程的情況。
由於實際的業務需要，常常會遇到需要在特定時機終止某一線程的運行，使其進入到死亡狀態。目前最通用的做法是設置一boolean型的變量，當條件滿足時，使線程執行體快速執行完畢。如：
public class ThreadTest { public static void main(String[] args) {
MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(myRunnable);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i); if (i == 30) {
thread.start();
} if(i == 40){
myRunnable.stopThread();
}
}
}
}class MyRunnable implements Runnable { private boolean stop; @Override
public void run() { for (int i = 0; i < 100 && !stop; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
} public void stopThread() { this.stop = true;
}
}