Java多线程-线程生命周期(一)
如果要问我Java当中最难的部分是什么?最有意思的部分是什么?最多人讨论的部分是什么?那我会毫不犹豫地说:多线程。
Java多线程说它难,也不难,就是有点绕;说它简单,也不简单,需要理解的概念很多,尤其是很多底层知识,如数据结构、操作系统的部分。
Java多线程掌握得好,不仅仅只是对Java,对任何其他具有并发特性的编程语言,甚至是操作系统,都能有更全面和准确的认识。
Java多线程最大的特点,而且也是唯一确定的一件事,那就是:在多线程环境下,程序的运行结果是无法预料的,但这也正是它最有趣的地方。
在了解多线程之前,最好先知道什么是并发,什么是并行。不然很容易迷糊。
总的来说,就是这样:
并行:同一时刻可以同时发生/执行多个任务。
并发:同一时刻只能发生/执行一个任务。
学习多线程最好从如下六个方面循序渐进(纯粹个人经验和建议,可无视):
1、线程生命周期:NEW、RUNNABLE(READY、RUNNING)、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING、TERMINATED状态
2、关键字:synchronized和volatile
3、线程池:ThreadPoolExecutor
4、锁(AQS):悲观锁/乐观锁、轻量级锁/重量级锁、自旋锁/可重入锁等各种锁
5、CAS:各种原子类
6、并发工具类:ArrayBlockingQueue、CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore等
Java多线程用一句话总结就是「6类5法」。
所谓「6类」,就是多状态的状态分为这6类:
1、新建(NEW):新创建了一个线程,但还没调用start方法
2、运行(RUNNABLE)
2.1、就绪(ready):运行start方法后,线程位于可运行线程池中,等待被调度
2.2、运行中(RUNNING):就绪的线程获得CPU的时间片就变为运行中
3、阻塞(BLOCKED):线程等待获取锁
4、等待(WAITING):接收事件通知后或系统中断后进入等待
5、超时(TIMED_WAITING):等待指定时间后会自行返回
6、终止(TERMINATED):线程已执行完毕
这是线程生命周期的状态变化图:
简单来说,就是这样:
而所谓「5法」就是线程的核心方法是这么5个:
1、wait:当前线程调用锁对象的wait方法,当前线程释放锁,进入等待状态,由其他线程接着执行
2、notify/notifyAll:唤醒任意一个或全部等待的线程后接着执行,但并不释放锁
3、join:当前线程调用其他线程的join方法,调用后当前线程进入等待状态
4、yield:当前线程调用,调用后暂停执行(可能无效),变为就绪态
5、sleep:当前线程调用,调用后进入TIME_WAITING状态
用代码来解释一下会更直观一些。
第一种wait/notify的情况:
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized ("锁") {
System.out.println("t1 start");
try {
// t1释放锁
"锁".wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("t1 end");
}
}
});
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized ("锁") {
System.out.println("t2 start");
try {
// 通知t1进入等待队列
"锁".notify();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("t2 end");
}
}
}); t1.start();
t2.start();
}
此时代码执行流程(两种可能):
1、T1先执行
1.1、T1启动,wait让出锁,让出CPU,T2获得CPU,T2启动,notify了通过object锁等待的线程
1.2、T1被唤醒后等待启动,T2继续执行,T2执行完,T1获得CPU后继续执行
2、T2先执行
2.1、T2执行完,T1启动,让出CPU,由于没有线程再来执行notify,程序无限期等待
这里要强调的重点是:
1、wait会让出CPU而notify不会
2、wait重点在通知其它同用一个object的线程“我暂时不用了”,并且让出CPU
3、notify重点在于通知使用object的对象“我用完了!”
如果说只有两个线程的时候,还能尝试着分析一下结果,那么当有四个线程的时候会如何呢?看看代码:
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized ("锁") {
System.out.println("t1 start");
try {
// t1释放锁
"锁".wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("t1 end");
}
}
});
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized ("锁") {
try {
System.out.println("t2 start");
// 随机通知一个等待的线程进入等待队列
"锁".notify();
System.out.println("t2 end");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}); Thread t3 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized ("锁") {
try {
System.out.println("t3 start");
// 随机通知一个等待的线程进入等待队列
"锁".notify();
System.out.println("t3 end");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
});
Thread t4 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized ("锁") {
try {
System.out.println("t4 start");
// t4释放锁
"锁".wait();
System.out.println("t4 end");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}); t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
然后同时开启这四个线程,但结果是无法预料!为什么?因为只有两种可能的流程(要么wait先执行完,要么notify先执行完),至于每种流程里面怎么执行的?不知道!不清楚!无法预料!这就是多线程让人困惑的地方和魅力所在。
而且线程还有一个无赖的行为就是:虽然你有优先级,但我不保证有用!
public class MyThread extends Thread {
MyThread(String s) {
super(s);
} @Override
public void run() {
for (int i = 0; i <= 10; i++) {
System.out.println(getName() + " : " + i);
if (i == 5) {
Thread.yield();
}
}
} public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
System.out.println("主线程启动");
Thread t1 = new MyThread("t1");
Thread t2 = new MyThread("t2");
t1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
t1.start();
t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("主线程结束");
}
}
这里不管怎么设置t1或者t2的优先级,都没有用,运行的结果每次都可能不一样。
线程的生命周期6类5法算是比较简单的,是基础中的基础。但是用好很难,关键在于多练多想,多多尝试各种组合。
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