Java多線程編程之線程狀態與線程管理

一、線程狀態

在線程的生命週期中，線程會有幾種狀態，如圖所示：

（1）新建狀態

新建狀態(New)是通過new等方式創建線程對象，它僅僅是一個空的線程對象。

（2）就緒狀態

當主線程調用新建線程的start()方法後，它就進入就緒狀態(Runnable)。此時的線程尚未真正開始執行run()方法，它必須等待CPU的調度。

（3）運行狀態

CPU的調度就緒狀態的線程，線程進入運行狀態(Running)，處於運行狀態的線程獨佔CPU， 執行run()方法。

（4）阻塞狀態

因爲某種原因運行狀態的線程會進入不可運行狀態，即阻塞狀態(Blocked)，處於阻塞狀態的 線程JVM系統不能執行該線程，即使CPU空閒，也不能執行該線程。如下幾個原因會導致線程 進入阻塞狀態:

• 當前線程調用sleep()方法，進入休眠狀態。
• 被其他線程調用了join()方法，等待其他線程結束。
• 發出I/O請求，等待I/O操作完成期間。
• 當前線程調用wait()方法。

處於阻塞狀態可以重新回到就緒狀態，如:休眠結束、其他線程加入、I/O操作完成和調用 notify或notifyAll喚醒wait線程。

（5）死亡狀態

線程退出run()方法後，就會進入死亡狀態(Dead)，線程進入死亡狀態有可以是正常實現完成
run()方法進入，也可能是由於發生異常而進入的。

二、線程管理

（1）線程優先級

線程的調度程序根據線程決定每次線程應當何時運行，Java提供了10種優先級，分別用1~10整數表 示，最高優先級是10用常量MAX_PRIORITY表示;最低優先級是1用常量MIN_PRIORITY;默認優先 級是5用常量NORM_PRIORITY表示。
Thread類提供了setPriority(int newPriority)方法可以設置線程優先級，通過getPriority()方法獲得線程優 先級。
設置線程優先級示例代碼如下:

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
//        創建線程t1,參數是一個線程執行對象Runner
        Thread t1 = new Thread(new Runner());
//        設置線程最高優先級
        t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
//        線程開始
        t1.start();

        //        創建線程t2,參數是一個線程執行對象Runner
        Thread t2 = new Thread(new Runner());
//        設置線程最低優先級
        t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
//        線程開始
        t2.start();

        //        創建線程t3,參數是一個線程執行對象Runner
        Thread t3 = new Thread(new Runner());
//        設置線程6優先級
        t3.setPriority(6);
//        線程開始
        t3.start();
    }
}

多次運行上面的示例會發現，t1線程經常先運行，但是偶爾t2線程也會先運行。這些現象
說明了:影響線程獲得CPU時間的因素，除了受到的線程優先級外，還與操作系統有關。

（2）等待線程結束

在介紹現在狀態時提到過join()方法，當前線程調用t1線程的join()方法，則阻塞當前線程，等待t1線程 結束，如果t1線程結束或等待超時，則當前線程回到就緒狀態。
Thread類提供了多個版本的join()，它們定義如下:

• void join():等待該線程結束。
• void join(long millis):等待該線程結束的時間最長爲millis毫秒。如果超時爲0意味着要一直等下 去。
• void join(long millis, int nanos):等待該線程結束的時間最長爲millis毫秒加nanos納秒。

使用join()方法示例代碼如下:

public class HelloWorld {
//    共享變量
    static int value = 0;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("主線程開始。。。");
//        創建線程t1
        Thread t1 = new Thread(() ->{
            System.out.println("線程ThreadA開始。。。");
            for (int i = 0;i<2;i++){
                System.out.println("線程ThreadA執行。。。");
                value++;
            }
            System.out.println("線程ThreadA結束。。。");
        },"線程ThreadA");
//        線程開始
        t1.start();
//        主線程被阻塞，等待線程t1結束
        t1.join();

        System.out.println("value="+value);
        System.out.println("主線程結束。。。。。");
    }
}

運行結果：

主線程開始。。。
線程ThreadA開始。。。
線程ThreadA執行。。。
線程ThreadA執行。。。
線程ThreadA結束。。。
value=2
主線程結束。。。。。

如果將t1.join();這一行代碼註釋掉，則運行結果如下：

主線程開始。。。
value=0
線程ThreadA開始。。。
線程ThreadA執行。。。
線程ThreadA執行。。。
線程ThreadA結束。。。
主線程結束。。。。。

使用join()方法的場景是，一個線程依賴於另外一個線程的運行結果，所以調用另一個線程 的join()方法等它運行完成。

（3）線程讓步

線程類Thread還提供一個靜態方法yield()，調用yield()方法能夠使當前線程給其他線程讓步。它類似於 sleep()方法，能夠使運行狀態的線程放棄CPU使用權，暫停片刻，然後重新回到就緒狀態。與sleep()方 法不同的是，sleep()方法是線程進行休眠，能夠給其他線程運行的機會，無論線程優先級高低都有機 會運行。而yield()方法只給相同優先級或更高優先級線程機會。
代碼如下:

//編寫線程執行類
public class Runner1 implements Runnable {
//編寫線程執行代碼
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0;i<10;i++){
//            打印線程次數和線程的名字
            System.out.printf("第%d次執行--%s\n",i,Thread.currentThread().getName());
//            線程讓步
            Thread.yield();
        }
        //        線程執行結束
        System.out.println("執行完成"+Thread.currentThread().getName());
    }
}

測試代碼：

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) {
        //        創建線程t1,參數是一個線程執行對象Runner
        Thread t1 = new Thread(new Runner1());
        //        設置線程最高優先級
        t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
//        線程開始
        t1.start();
    }
}

相比較，yield()方法只能給相同優先級或更高優先級的線程讓步，sleep()方法能夠給其他線程運行的機會，無論線程優先級高低都有機 會運行。
sleep()方法可以控制時間，而yield()方法不能。

（4）線程停止

線程體中的run()方法結束，線程進入死亡狀態，線程就停止了。但是有些業務比較複雜，例如想開發 一個下載程序，每隔一段執行一次下載任務，下載任務一般會在由子線程執行的，休眠一段時間再執 行。這個下載子線程中會有一個死循環，但是爲了能夠停止子線程，設置一個結束變量。
代碼如下：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

public class HelloWorld {
    private  static String command = "";
    public static void main(String[] args) {
//        創建線程t1，參數是一個線程執行對象Runner
        Thread t1 = new Thread(() -> {
//            一直循環
            while (!command.equalsIgnoreCase("exit")){
//                線程開始工作
//                TODO
                System.out.println("下載中");
                try {
//                    線程休眠
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
//            線程執行結束
            System.out.println("線程執行完成");

        });
//        開始線程t1
        t1.start();

        try( InputStreamReader ir  = new InputStreamReader(System.in);
             BufferedReader in = new BufferedReader(ir)){
//            從鍵盤接受一個字符串的輸入
            command = in.readLine();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

用戶在控制檯輸入的是否爲exit 字符串，如果不是則進行循環，否則結束循環，結束循環就結束了run()方法，線程就停止了。
運行結果如下：

下載中
下載中
下載中
下載中
下載中
exit
線程執行完成

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