线程基础与状态

多线程1.jpg

前言

好久没坚持学习了，所以，这次要好好下定决心学习。多线程与高并发不是一天两天就能弄懂的，需要不断的学习、实践，本次笔者将最近学习的内容知识记录下来。多线程也是一项比较重要的内容，虽然CRUD不太会接触到，但是，在一些相关场景可能会有某些问题是由于线程导致的。

线程的概念

要了解线程的概念，就需要知道什么是进程。简单理解就是一个进程中包含了许多个线程。现在就简单介绍，后续若是有对操作系统进行研究的话会慢慢介绍，具体关于线程进程的内容可以去看看王道的操作系统，里面讲述得特别清楚。

什么是进程？

是系统进行资源分配的基本单位，是操作系统结构的基础，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。

什么是线程？

所谓线程就是操作系统(OS)能够进行运算调度的最小单位，是一个基本的CPU执行单元，也是执行程序流的最小单元。能够提高OS的并发性能，减小程序在并发执行时所付出的时空开销。线程是进程的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位。线程本身是不拥有系统资源的，但是它能够使用同属进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。

在Java线程中是怎样的呢？

在Java中，最常见得就是继承Thread类或者实现Runnable接口，再通过run或者start方法去执行线程。

如以下代码，这是一段很简单得代码块，通过继承Thread类，重写run方法来创建线程，并且通过run和start来运行。

publicclassThread_demo01 {
privatestaticclassThread1extendsThread {
@Overridepublicvoidrun() {
for (inti=0; i<5; i++) {
try {
Thread.sleep(1);
                } catch (InterruptedExceptione) {
thrownewRuntimeException(e);
                }
System.out.println("Thread1-"+i);
            }
        }
    }
publicstaticvoidmain(String[] args) {
newThread1().run(); // 顺序执行//        new Thread1().start(); // 线程同时执行for (inti=0; i<5; i++) {
try {
Thread.sleep(1);
            } catch (InterruptedExceptione) {
thrownewRuntimeException(e);
            }
System.out.println("main");
        }
    }
}

这两种不同得启动方式，出现得现象也是不同的。

使用run方法启动线程

使用start方法启动线程

关于这两种方式启动线程可以看一下下面的流程图。

run方法是会让线程T1先执行完毕之后，再继续执行主线程，而start方法他是同时执行两个线程。

Java线程的Sleep、Yield、Join方法

1、sleep方法

sleep()需要提供一个时间参数(毫秒)，会使得线程在一定的时间内被暂停执行，在sleep的过程中，线程是不会释放锁的，只会进入阻塞状态，让出cpu给其他线程去执行。如下代码演示，此处不做锁的探究。

publicclassT3_Thread_Sleep {
publicstaticvoidmain(String[] args) {
Threadt1=newThread(newThread1());
Threadt2=newThread(newThread2());
t1.start();
t2.start();
    }
staticclassThread1implementsRunnable {
@Overridepublicvoidrun() {
System.out.println("T1 is running");
try {
Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedExceptione) {
thrownewRuntimeException(e);
            }
System.out.println("T1 is end");
        }
    }
staticclassThread2implementsRunnable {
@Overridepublicvoidrun() {
System.out.println("T2 is running");
try {
Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedExceptione) {
thrownewRuntimeException(e);
            }
System.out.println("T2 is end");
        }
    }
}

运行之后在T1线程休眠的时候会让出cpu资源给T2线程，T1线程会睡眠1秒，T2睡眠2秒，最终结果如图

2、Yield方法

yield()与sleep()都是让线程暂停执行，也是不会释放锁资源。但是yield并不是让进程进入阻塞态，而是回到就绪态，等待重新获取CPU资源。此时，其他的线程有机会获得cpu资源，也有可能在yield方法进入就绪态后立马变成执行态。如以下代码，同样不考虑锁的问题。

publicclassT4_Thread_Yield {
staticclassThread1implementsRunnable {
@Overridepublicvoidrun() {
System.out.println("T1 is running");
Thread.yield();
System.out.println("T1 is end");
        }
    }
staticclassThread2implementsRunnable {
@Overridepublicvoidrun() {
System.out.println("T2 is running");
System.out.println("T2 is end");
        }
    }
publicstaticvoidmain(String[] args) {
Threadt1=newThread(newThread1());
Threadt2=newThread(newThread2());
t1.start();
t2.start();
    }
}

经过不同的测试，结果都是不同的。

3、Join方法

join()方法是暂停当前线程，调用执行另一个线程，等待join的线程执行完毕后才能够继续执行当前线程。如以下例子，T1,T2同时开始，在T2线程中join了T1，就会导致T1要先执行完毕之后，才会去执行T2。

publicclassT5_Thread_Join {
publicstaticvoidmain(String[] args) {
ThreadT1=newThread(() -> {
System.out.println("T1开始");
for (inti=0; i<5; i++) {
System.out.println("线程T1执行中: "+i);
            }
System.out.println("T1结束");
        });
ThreadT2=newThread(() -> {
System.out.println("T2开始");
for (inti=0; i<5; i++) {
System.out.println("线程T2执行中: "+i);
if (i==3) {
try {
T1.join();
                    } catch (InterruptedExceptione) {
thrownewRuntimeException(e);
                    }
                }
             }
System.out.println("T2结束");
        });
T1.start();
T2.start();
    }
}

结果如下，不管怎么测试，都会是T2最后执行结束。

Java的线程状态

线程具有最基本的三态(就绪、运行、阻塞)。线程与进程一样，各线程之间也存着共享资源和互相合作的制约关系，致使线程运行时具有间断性。接下来看一下如图，这是五种状态的转化。

线程的不同状态

在Java线程中有6中状态，从线程的创建到线程的终止。线程创建为NEW创建态，通过start启动线程，线程内部会从就绪态转成运行态，在Java线程中统称为“运行态”，线程由于被挂起、调用yeild等方法能够使线程从运行态转成就绪态，也能够通过线程的其他方法或者锁阻塞线程，直到时间结束或者是获得锁等，从而回到RUNABLE状态。

初始(NEW)：新创建了一个线程对象，但还没有调用start()方法。
运行(RUNNABLE)：Java线程中将就绪（Ready）和运行中（Running）两种状态笼统的称为“运行”。线程对象创建后，其他线程(比如main线程）调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，等待被线程调度选中，获取CPU的使用权，此时处于就绪状态（Ready）。就绪状态的线程在获得CPU时间片后变为运行中状态（Running）。
阻塞(BLOCKED)：表示线程阻塞于锁。
等待(WAITING)：进入该状态的线程需要等待其他线程做出一些特定动作（通知或中断）。
超时等待(TIMED_WAITING)：该状态不同于WAITING，它可以在指定的时间后自行返回。
终止(TERMINATED)：表示该线程已经执行完毕。

Java线程的状态转化

如线程状态转换图，以下就是Java线程状态的转换流程。线程可以通过实现Runnable接口或者继承Threa类，然后去实例化Java的线程对象。在线程被执行之前都是属于创建态(NEW)，在调用start方法后，线程就会转成RUNABLE状态，在RUNABLE中，当线程处于就绪态(Ready)的时候，经过调度分配了cpu资源，这时转成了运行态，当线程被挂起、线程执行了yield，线程将会退回就绪态。在运行态(RUNABLE)，也会通过一些处理而被阻塞或者等待。终止状态(TERMINATED)是线程执行完毕退出，此时，终止态的线程不会直接转成创建态。

Java线程状态代码

Java中线程的状态都是在java.lang.Thread.State的枚举类中。

可以看一下以下枚举代码，分别为(NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING、TERMINATED)六种。

publicenumState {
NEW,
RUNNABLE,
BLOCKED,
WAITING,
TIMED_WAITING,
TERMINATED;
}

接下来看一下演示代码

publicclassT6_Thread_State {
staticclassThread1extendsThread {
@Overridepublicvoidrun() {
System.out.println("run - 当前线程的状态: "+this.getState());
for (inti=0; i<5; i++) {
try {
System.out.println("sleep前 - 当前线程的状态: "+this.getState());
Thread.sleep(1000);
System.out.println("sleep后 - 当前线程的状态: "+this.getState());
                } catch (InterruptedExceptione) {
thrownewRuntimeException(e);
                }
            }
        }
    }
publicstaticvoidmain(String[] args) throwsInterruptedException {
Thread1t1=newThread1();
System.out.println("main - 当前线程的状态: "+t1.getState());
t1.start();
System.out.println("join前 - 当前线程的状态: "+t1.getState());
t1.join();
System.out.println("join后 - 当前线程的状态: "+t1.getState());
    }
}

运行结果，可以只管看到线程在运行过程种的状态切换。

博文推荐

这里推荐给各位一篇很不错的博客文章，是针对Java线程的状态转换的详细介绍

Java线程的6种状态及切换(透彻讲解)_潘建南的博客-CSDN博客_线程的5种状态

线程池 waiting on condition_Java线程生命周期与状态切换_有所不知的博客-CSDN博客

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