JUC_2_JAVA线程（java并发编程）

创建和运行线程

方法一：直接使用Thread

// 创建线程对象
Thread t = new Thread() {
  public void run() {
    // 要执行的任务
  }
};
// 启动线程

例如：

// 构造方法的参数是给线程指定名字，推荐
Thread t1 = new Thread("t1") {
	@Override
	// run 方法内实现了要执行的任务
	public void run() {
		log.debug("hello");
 	}
};
t1.start();

输出：

19:19:00 [t1] c.ThreadStarter - hello

方法二：使用 Runnable 配合 Thread

把【线程】和【任务】（要执行的代码）分开

• Thread 代表线程
• Runnable 可运行的任务（线程要执行的代码）

Runnable runnable = new Runnable() {
	public void run(){
	// 要执行的任务
 	}
};
// 创建线程对象
Thread t = new Thread( runnable );
// 启动线程
t.start();

例如：

// 创建任务对象
Runnable task2 = new Runnable() {
	@Override
	public void run() {
		log.debug("hello");
 	}
};
// 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字，推荐
Thread t2 = new Thread(task2, "t2");
t2.start();

输出：

19:19:00 [t2] c.ThreadStarter - hello

Java 8 以后可以使用 lambda 精简代码

// 创建任务对象
Runnable task2 = () -> log.debug("hello");

// 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字，推荐
Thread t2 = new Thread(task2, "t2");
t2.start();

更加精简的写法：

因为整个lambda表达式就是一个接口对象，所以可以直接写在参数列表

Thread t = new Thread(() -> log.debug("running"), "t1");
t.start();

原理之 Thread 与 Runnable 的关系

分析 Thread 的源码，理清它与 Runnable 的关系

Thread源码：

Thread的init()方法：

Thread的run()方法：

如果没有传入Runnable对象，自然不会有target，所以用方法一直接使用Thread创建线程时，需要重写run()方法。

• 方法1 是把线程和任务合并在了一起，方法2 是把线程和任务分开了

• 用 Runnable 更容易与线程池等高级 API 配合

• 用 Runnable 让任务类脱离了 Thread 继承体系，更灵活

方法三：FutureTask 配合 Thread

FutureTask 能够接收 Callable 类型的参数，用来处理有返回结果的情况

// 创建任务对象
FutureTask<Integer> task3 = new FutureTask<>(() -> {
	log.debug("hello");
	return 100;
});

// 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字，推荐
new Thread(task3, "t3").start();

// 主线程阻塞，同步等待 task 执行完毕的结果
Integer result = task3.get();
log.debug("结果是:{}", result);

输出：

19:22:27 [t3] c.ThreadStarter - hello
19:22:27 [main] c.ThreadStarter - 结果是:100

Callable的call()方法有返回值，且可以抛出异常；Runnable的没有返回值。

Callable接口源码

FutureTask源码

观察多个线程同时运行

主要是理解

• 交替执行
• 谁先谁后，不由我们控制

@Slf4j(topic = "c.Test3")
public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            while(true) {
                log.debug("running...");
            }
        }, "t1").start();

        new Thread(() -> {
            while(true) {
                log.debug("running...");
            }
        }, "t2").start();
    }
}

查看进程线程的方法

windows

任务管理器可以查看进程和线程数，也可以用来杀死进程

• tasklist 查看进程
• taskkill 杀死进程

linux

• ps -fe 查看所有进程

• ps -fT -p PID 查看某个进程（PID）的所有线程

• kill 杀死进程

• top 按大写 H 切换是否显示线程

• top -H -p PID 查看某个进程（PID）的所有线程

Java

• jps 命令查看所有 Java 进程
• jstack 查看某个 Java 进程（PID）的所有线程状态
• jconsole 来查看某个 Java 进程中线程的运行情况（图形界面）

top -H -p PID

jstack pid

快照信息

jconsole 远程监控配置

• 需要以如下方式运行你的 java 类

java -Djava.rmi.server.hostname=`ip地址` -Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.port=`连接端口` -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=是否安全连接 -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=是否认证 java类

• 修改 /etc/hosts 文件将 127.0.0.1 映射至主机名

如果要认证访问，还需要做如下步骤

• 复制 jmxremote.password 文件

• 修改 jmxremote.password 和 jmxremote.access 文件的权限为 600 即文件所有者可读写

• 连接时填入 controlRole（用户名），R&D（密码）

原理之线程运行

栈与栈帧

Java Virtual Machine Stacks （Java 虚拟机栈）

我们都知道 JVM 中由堆、栈、方法区所组成，其中栈内存是给谁用的呢？其实就是线程，每个线程启动后，虚拟机就会为其分配一块栈内存。

• 每个栈由多个栈帧（Frame）组成，对应着每次方法调用时所占用的内存
• 每个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的那个方法

示例代码

public class TestFrames {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                method1(20);
            }
        };
        t1.setName("t1");
        t1.start();
        method1(10);
    }

    private static void method1(int x) {
        int y = x + 1;
        Object m = method2();
        System.out.println(m);
    }

    private static Object method2() {
        Object n = new Object();
        return n;
    }
}

方法执行完毕后，栈帧按顺序先入后出销毁，销毁前会记录返回地址，回到上一个栈帧里，继续执行。

• 程序计数器告诉cpu该执行那一行代码
• 对象的创建都会放在堆中（new Object等）
• 当执行到方法的调用时，会产生新的栈帧，操作新的局部变量（Object m = method2()等）
• 当方法执行完后，释放内存，销毁栈帧，回到上一个栈帧

多线程的栈帧

多线程运行，栈帧是线程私有的，栈帧内存互不干扰，可能t1线程执行到了method1，main线程已经执行到了method2。

线程上下文切换（Thread Context Switch）

因为以下一些原因导致 cpu 不再执行当前的线程，转而执行另一个线程的代码

• 线程的 cpu 时间片用完

• 垃圾回收

• 有更高优先级的线程需要运行

• 线程自己调用了 sleep、yield、wait、join、park、synchronized、lock 等方法

当 Context Switch 发生时，需要由操作系统保存当前线程的状态，并恢复另一个线程的状态，Java 中对应的概念就是程序计数器（Program Counter Register），它的作用是记住下一条 jvm 指令的执行地址，是线程私有的

• 状态包括程序计数器、虚拟机栈中每个栈帧的信息，如局部变量、操作数栈、返回地址等
• Context Switch 频繁发生会影响性能

常用方法

方法名	static	功能说明	注意
start()		启动一个新线程，在新的线程运行 run 方法中的代码	start 方法只是让线程进入就绪，里面代码不一定立刻运行（CPU 的时间片还没分给它）。每个线程对象的start方法只能调用一次，如果调用了多次会出现IllegalThreadStateException
run()		新线程启动后会调用的方法	如果在构造 Thread 对象时传递了 Runnable 参数，则线程启动后会调用Runnable 中的 run 方法，否则默认不执行任何操作。但可以创建 Thread 的子类对象，来覆盖默认行为
join()		等待线程运行结束
join(long n)		等待线程运行结束,最多等待 n 毫秒
getId()		获取线程长整型的 id	id 唯一
getName()		获取线程名
setName(String)		修改线程名
getPriority()		获取线程优先级
setPriority(int)		修改线程优先级	java中规定线程优先级是1~10 的整数，较大的优先级能提高该线程被 CPU 调度的机率
getState()		获取线程状态	Java 中线程状态是用 6 个 enum 表示，分别为：NEW, RUNNABLE, BLOCKED, WAITING, TIMED_WAITING, TERMINATED
isInterrupted()		判断是否被打断	不会清除 打断标记
isAlive()		线程是否存活（还没有运行完毕）
interrupt()		打断线程	如果被打断线程正在 sleep，wait，join 会导致被打断的线程抛出 InterruptedException，并清除 打断标记 ；如果打断的正在运行的线程，则会设置 打断标
interrupted()	static	判断当前线程是否被打断	会清除 打断标记
currentThread()	static	获取当前正在执
sleep(long n)	static	让当前执行的线程休眠n毫秒，休眠时让出 cpu 的时间片给其它线程
yield()	static	提示线程调度器让出当前线程对CPU的使用	主要是为了测试和调试

start 与 run

调用run()

@Slf4j(topic = "c.Test4")
public class Test4 {

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread("t1") {
            @Override
            public void run() {
                log.debug("running...");
                FileReader.read(Constants.MP4_FULL_PATH);
            }
        };

        t1.run();
        log.debug("do other things...");
    }
}

输出

20:01:47.138 c.Test4 [main] - running...
20:01:47.152 c.FileReader [main] - read [4_154884890029038.mp4] start ...
20:01:47.354 c.FileReader [main] - read [4_154884890029038.mp4] end ... cost: 202 ms
20:01:47.354 c.Test4 [main] - do other things...

程序仍在 main 线程运行， FileReader.read() 方法调用还是同步的

调用 start

将上述代码的 t1.run() 改为

t1.start();

@Slf4j(topic = "c.Test4")
public class Test4 {

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread("t1") {
            @Override
            public void run() {
                log.debug("running...");
                FileReader.read(Constants.MP4_FULL_PATH);
            }
        };

        t1.start();
        log.debug("do other things...");
    }
}

输出

20:00:12.415 c.Test4 [t1] - running...
20:00:12.415 c.Test4 [main] - do other things...
20:00:12.419 c.FileReader [t1] - read [4_154884890029038.mp4] start ...
20:00:12.485 c.FileReader [t1] - read [4_154884890029038.mp4] end ... cost: 66 ms

程序在 t1 线程运行， FileReader.read() 方法调用是异步的

小结

• 直接调用 run 是在主线程中执行了 run，没有启动新的线程
• 使用 start 是启动新的线程，通过新的线程间接执行 run 中的代码

sleep 与 yield

引例

调用 sleep 会让当前线程从 Running 进入 Timed Waiting 状态（阻塞）

@Slf4j(topic = "c.Test6")
public class Test6 {

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread("t1") {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };

        t1.start();
        log.debug("t1 state: {}", t1.getState());

        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        log.debug("t1 state: {}", t1.getState());
    }
}

输出

其它线程可以使用 interrupt 方法打断正在睡眠的线程，这时 sleep 方法会抛出 InterruptedException

@Slf4j(topic = "c.Test7")
public class Test7 {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread("t1") {
            @Override
            public void run() {
                log.debug("enter sleep...");
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    log.debug("wake up...");
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        t1.start();
        
        // 让当前线程（main）睡眠
        Thread.sleep(1000);
        log.debug("interrupt...");
        t1.interrupt();
    }
}

输出

建议用 TimeUnit 的 sleep 代替 Thread 的 sleep 来获得更好的可读性

@Slf4j(topic = "c.Test8")
public class Test8 {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        log.debug("enter");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        log.debug("end");
//        Thread.sleep(1000);
    }
}

输出

sleep（睡）

1. 调用 sleep 会让当前线程从 Running 进入 Timed Waiting 状态（阻塞）

2. 其它线程可以使用 interrupt 方法打断正在睡眠的线程，这时 sleep 方法会抛出 InterruptedException

3. 睡眠结束后的线程未必会立刻得到执行

4. 建议用 TimeUnit 的 sleep 代替 Thread 的 sleep 来获得更好的可读性

yield（让）

1. 调用 yield 会让当前线程从 Running 进入 Runnable 就绪状态，然后调度执行其它线程

2. 具体的实现依赖于操作系统的任务调度器

3. 与sleep不同，yield只是把cpu使用权让出去了，但是让出去后可能又被cpu分配了时间片；而sleep直接阻塞了，cpu不会分配时间片

线程优先级

• 线程优先级会提示（hint）调度器优先调度该线程，但它仅仅是一个提示，调度器可以忽略它
• 如果 cpu 比较忙，那么优先级高的线程会获得更多的时间片，但 cpu 闲时，优先级几乎没作用

@Slf4j(topic = "c.Test9")
public class Test9 {

    public static void main(String[] args) {
        Runnable task1 = () -> {
            int count = 0;
            for (;;) {
                System.out.println("---->1 " + count++);
            }
        };
        Runnable task2 = () -> {
            int count = 0;
            for (;;) {
//                Thread.yield();
                System.out.println("              ---->2 " + count++);
            }
        };
        Thread t1 = new Thread(task1, "t1");
        Thread t2 = new Thread(task2, "t2");
        t1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
        t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

应用-sleep防止cpu占用100%

在没有利用 cpu 来计算时，不要让 while(true) 空转浪费 cpu，这时可以使用 yield 或 sleep 来让出 cpu 的使用权给其他程序

while(true) {
	try {
		Thread.sleep(50);
 	} catch (InterruptedException e) {
		e.printStackTrace();
 	}
}

• 可以用 wait 或 条件变量达到类似的效果
• 不同的是，后两种都需要加锁，并且需要相应的唤醒操作，一般适用于要进行同步的场景
• sleep 适用于无需锁同步的场景

join 方法详解

为什么需要 join

下面的代码执行，打印 r 是什么？

@Slf4j(topic = "c.Test10")
public class Test10 {
    static int r = 0;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        test1();
    }
    private static void test1() throws InterruptedException {
        log.debug("开始");
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            log.debug("开始");
            sleep(1);
            log.debug("结束");
            r = 10;
        },"t1");
        t1.start();
//        t1.join();
        log.debug("结果为:{}", r);
        log.debug("结束");
    }
}

输出

分析

• 因为主线程和线程 t1 是并行执行的，t1 线程需要 1 秒之后才能算出 r=10
• 而主线程一开始就要打印 r 的结果，所以只能打印出 r=0

解决方法

• 用 sleep 行不行？为什么？
  • 用sleep也可以，但是不知道让main线程睡多久才行
• 用 join，加在 t1.start() 之后即可
  • 让主线程阻塞，等待t1线程完成

@Slf4j(topic = "c.Test10")
public class Test10 {
    static int r = 0;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        test1();
    }
    private static void test1() throws InterruptedException {
        log.debug("开始");
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            log.debug("开始");
            sleep(1);
            log.debug("结束");
            r = 10;
        },"t1");
        t1.start();
        t1.join();
        log.debug("结果为:{}", r);
        log.debug("结束");
    }
}

输出

应用-同步

以调用方角度来讲，如果

• 需要等待结果返回，才能继续运行就是同步
• 不需要等待结果返回，就能继续运行就是异步

等待多个结果

问，下面代码 cost 大约多少秒？

private static void test2() throws InterruptedException {
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        sleep(1);
        r1 = 10;
    });
    Thread t2 = new Thread(() -> {
        sleep(2);
        r2 = 20;
    });
    t1.start();
    t2.start();
    long start = System.currentTimeMillis();
    log.debug("join begin");

    t1.join();
    log.debug("t1 join end");
    t2.join();
    log.debug("t2 join end");
    long end = System.currentTimeMillis();
    log.debug("r1: {} r2: {} cost: {}", r1, r2, end - start);
}

分析如下

• 第一个 join：等待 t1 时, t2 并没有停止, 而在运行

• 第二个 join：1s 后, 执行到此, t2 也运行了 1s, 因此也只需再等待 1s

如果颠倒两个 join 呢？

最终都是输出

有时效的 join

等够时间

static int r1 = 0;
static int r2 = 0;
public static void test3() throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            sleep(2);
            r1 = 10;
        });

        long start = System.currentTimeMillis();
        t1.start();

        // 线程执行结束会导致 join 结束
        log.debug("join begin");
        t1.join(3000);
        long end = System.currentTimeMillis();
        log.debug("r1: {} r2: {} cost: {}", r1, r2, end - start);
    }

没等够时间

static int r1 = 0;
static int r2 = 0;
public static void test3() throws InterruptedException {
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        sleep(2);
        r1 = 10;
    });

    long start = System.currentTimeMillis();
    t1.start();

    // 线程执行结束会导致 join 结束
    log.debug("join begin");
    t1.join(1500);
    long end = System.currentTimeMillis();
    log.debug("r1: {} r2: {} cost: {}", r1, r2, end - start);
}

interrupt 方法详解

打断 sleep，wait，join 的线程

这几个方法都会让线程进入阻塞状态

打断 sleep 的线程, 会清空打断状态，以 sleep 为例

public class Test11 {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            log.debug("sleep...");
            try {
                Thread.sleep(5000); // wait, join
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"t1");

        t1.start();
        // 等待t1线程进入sleep状态
        Thread.sleep(1000);
        log.debug("interrupt");
        t1.interrupt();
        log.debug("打断标记:{}", t1.isInterrupted());
    }
}

打断正常运行的线程

打断正常运行的线程, 不会清空打断状态

@Slf4j(topic = "c.Test12")
public class Test12 {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            while(true) {
                boolean interrupted = Thread.currentThread().isInterrupted();
                if(interrupted) {
                    log.debug("被打断了, 退出循环");
                    break;
                }
            }
        }, "t1");
        t1.start();

        Thread.sleep(1000);
        log.debug("interrupt");
        t1.interrupt();
    }
}

• 值得注意的是，线程被打断后，线程并不会直接停止。
• 被打断后打断标记为true
• 线程知道了我现在被打断了，那么就可以去料理后事，做一些善后工作，处理完一些东西再结束，不会结束得那么突然。

模式之两阶段终止

Two Phase Termination

在一个线程 T1 中如何“优雅”终止线程 T2？这里的【优雅】指的是给 T2 一个料理后事的机会。

错误思路

• 使用线程对象的 stop() 方法停止线程

  stop 方法会真正杀死线程，如果这时线程锁住了共享资源，那么当它被杀死后就再也没有机会释放锁，其它线程将永远无法获取锁

• 使用 System.exit(int) 方法停止线程

  目的仅是停止一个线程，但这种做法会让整个程序都停止

两阶段终止模式

@Slf4j(topic = "c.Test13")
public class Test13 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TwoPhaseTermination tpt = new TwoPhaseTermination();
        tpt.start();

        Thread.sleep(3000);
        tpt.stop();
    }
}

@Slf4j(topic = "c.TwoPhaseTermination")
class TwoPhaseTermination {
    private Thread monitor;

    // 启动监控线程
    public void start() {
        monitor = new Thread(() -> {
            while (true) {
                Thread currentThread = Thread.currentThread();
                if (currentThread.isInterrupted()) {
                    log.debug("料理后事");
                    break;
                }
                try {
                    Thread.sleep(1000); // 情况1：打断不会被设置打断标记
                    log.debug("执行监控记录");  // 情况2：正常打断，会被设置打断标记
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                    // 处理sleep被打断的情况,重新设置打断标记
                    currentThread.interrupt();
                }
            }
        });

        monitor.start();
    }

    // 停止监控线程
    public void stop() {
        monitor.interrupt();
    }
}

输出

打断 park 线程

打断 park 线程, 不会清空打断状态

private static void test3() throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            log.debug("park...");
            LockSupport.park();
            log.debug("unpark...");
            log.debug("打断状态：{}", Thread.currentThread().isInterrupted());
        }, "t1");
        t1.start();

        sleep(1);
        t1.interrupt();

    }

输出

如果打断标记已经是 true, 则 park 会失效

private static void test4() {
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            log.debug("park...");
            LockSupport.park();
            log.debug("打断状态：{}", Thread.currentThread().isInterrupted());
        }
    });
    t1.start();


    sleep(1);
    t1.interrupt();
}

如果park生效，会停在第二个park。因为第一次调用LockSupport.park();程序会停住，但是由于调用了Thread.interrupted()，清除了打断标记，在返回当前线程的打断标记后，会重新把打断标记置为false，如下例

可以使用 Thread.interrupted() 清除打断状态

private static void test4() {
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            log.debug("park...");
            LockSupport.park();
            log.debug("打断状态：{}", Thread.interrupted());
        }
    });
    t1.start();


    sleep(1);
    t1.interrupt();
}

输出

不推荐的方法

还有一些不推荐使用的方法，这些方法已过时，容易破坏同步代码块，造成线程死锁

方法名	static	功能说明	替代方法
stop()		停止线程运行	两阶段模式终止
suspend()		挂起（暂停）线程运行	wait()
resume()		恢复线程运行	notify()

主线程与守护线程

默认情况下，Java 进程需要等待所有线程都运行结束，才会结束。有一种特殊的线程叫做守护线程，只要其它非守护线程运行结束了，即使守护线程的代码没有执行完，也会强制结束。

例：

public class Test15 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            while (true) {
                if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                    break;
                }
            }
            log.debug("结束");
        }, "t1");
        t1.setDaemon(true);
        t1.start();

        Thread.sleep(1000);
        log.debug("结束");
    }
}

输出

注意

• 垃圾回收器线程就是一种守护线程
• Tomcat 中的 Acceptor 和 Poller 线程都是守护线程，所以 Tomcat 接收到 shutdown 命令后，不会等待它们处理完当前请求

五种状态

这是从 操作系统 层面来描述的

• 【初始状态】仅是在语言层面创建了线程对象，还未与操作系统线程关联

• 【可运行状态】（就绪状态）指该线程已经被创建（与操作系统线程关联），可以由 CPU 调度执行

• 【运行状态】指获取了 CPU 时间片运行中的状态

  • 当 CPU 时间片用完，会从【运行状态】转换至【可运行状态】，会导致线程的上下文切换

• 【阻塞状态】

  • 如果调用了阻塞 API，如 BIO 读写文件，这时该线程实际不会用到 CPU，会导致线程上下文切换，进入【阻塞状态】
  • 等 BIO 操作完毕，会由操作系统唤醒阻塞的线程，转换至【可运行状态】
  • 与【可运行状态】的区别是，对【阻塞状态】的线程来说只要它们一直不唤醒，调度器就一直不会考虑调度它们

• 【终止状态】表示线程已经执行完毕，生命周期已经结束，不会再转换为其它状态

六种状态

这是从 Java API 层面来描述的

根据 Thread.State 枚举，分为六种状态

• NEW 线程刚被创建，但是还没有调用 start() 方法
• RUNNABLE 当调用了 start() 方法之后，注意，Java API 层面的 RUNNABLE 状态涵盖了 操作系统 层面的【可运行状态】、【运行状态】和【阻塞状态】（由于 BIO 导致的线程阻塞，在 Java 里无法区分，仍然认为是可运行）。对应着的状态为，可能分到时间片、可能没有分配到时间片，或者操作系统IO时的阻塞状态。
• BLOCKED ， WAITING ， TIMED_WAITING 都是 Java API 层面对【阻塞状态】的细分，后面会在状态转换一节详述
• TERMINATED 当线程代码运行结束

@Slf4j(topic = "c.TestState")
public class TestState {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Thread t1 = new Thread("t1") {
            @Override
            public void run() {
                log.debug("running...");
            }
        };

        Thread t2 = new Thread("t2") {
            @Override
            public void run() {
                while(true) { // runnable

                }
            }
        };
        t2.start();

        Thread t3 = new Thread("t3") {
            @Override
            public void run() {
                log.debug("running...");
            }
        };
        t3.start();

        Thread t4 = new Thread("t4") {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (TestState.class) {
                    try {
                        Thread.sleep(1000000); // timed_waiting
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        };
        t4.start();

        Thread t5 = new Thread("t5") {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    t2.join(); // waiting
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        t5.start();

        Thread t6 = new Thread("t6") {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (TestState.class) { // blocked
                    // t4线程先把锁拿到了，t6拿不到锁，一直等着拿锁
                    try {
                        Thread.sleep(1000000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        };
        t6.start();

        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        log.debug("t1 state {}", t1.getState());
        log.debug("t2 state {}", t2.getState());
        log.debug("t3 state {}", t3.getState());
        log.debug("t4 state {}", t4.getState());
        log.debug("t5 state {}", t5.getState());
        log.debug("t6 state {}", t6.getState());
        System.in.read();
    }
}

输出

• t1声明了但是没有start
• t2 start了，但是while(true)一直运行
• t3 正常结束
• t4 sleep了，等待睡醒
• t5 被join了，必须等别人join完才能接着运行
• t6 想要锁，没有锁，等着别人释放锁

习题

阅读华罗庚《统筹方法》，给出烧水泡茶的多线程解决方案，提示

• 参考图二，用两个线程（两个人协作）模拟烧水泡茶过程

  • 文中办法乙、丙都相当于任务串行
  • 而图一相当于启动了 4 个线程，有点浪费

• 用 sleep(n) 模拟洗茶壶、洗水壶等耗费的时间

附：华罗庚《统筹方法》

统筹方法，是一种安排工作进程的数学方法。它的实用范围极广泛，在企业管理和基本建设中，以及关系复杂的科研项目的组织与管理中，都可以应用。

怎样应用呢？主要是把工序安排好。

比如，想泡壶茶喝。当时的情况是：开水没有；水壶要洗，茶壶、茶杯要洗；火已生了，茶叶也有了。怎么办？

• 办法甲：洗好水壶，灌上凉水，放在火上；在等待水开的时间里，洗茶壶、洗茶杯、拿茶叶；等水开了，泡茶喝。
• 办法乙：先做好一些准备工作，洗水壶，洗茶壶茶杯，拿茶叶；一切就绪，灌水烧水；坐待水开了，泡茶喝。
• 办法丙：洗净水壶，灌上凉水，放在火上，坐待水开；水开了之后，急急忙忙找茶叶，洗茶壶茶杯，泡茶喝。

哪一种办法省时间？我们能一眼看出，第一种办法好，后两种办法都窝了工。

这是小事，但这是引子，可以引出生产管理等方面有用的方法来。

水壶不洗，不能烧开水，因而洗水壶是烧开水的前提。没开水、没茶叶、不洗茶壶茶杯，就不能泡茶，因而这些又是泡茶的前提。它们的相互关系，可以用下边的箭头图来表示：

从这个图上可以一眼看出，办法甲总共要16分钟（而办法乙、丙需要20分钟）。如果要缩短工时、提高工作效率，应当主要抓烧开水这个环节，而不是抓拿茶叶等环节。同时，洗茶壶茶杯、拿茶叶总共不过4分钟，大可利用“等水开”的时间来做。

是的，这好像是废话，卑之无甚高论。有如走路要用两条腿走，吃饭要一口一口吃，这些道理谁都懂得。但稍有变化，临事而迷的情况，常常是存在的。在近代工业的错综复杂的工艺过程中，往往就不是像泡茶喝这么简单了。任务多了，几百几千，甚至有好几万个任务。关系多了，错综复杂，千头万绪，往往出现“万事俱备，只欠东风”的情况。由于一两个零件没完成，耽误了一台复杂机器的出厂时间。或往往因为抓的不是关键，连夜三班，急急忙忙，完成这一环节之后，还得等待旁的环节才能装配。

洗茶壶，洗茶杯，拿茶叶，或先或后，关系不大，而且同是一个人的活儿，因而可以合并成为：

看来这是“小题大做”，但在工作环节太多的时候，这样做就非常必要了。

这里讲的主要是时间方面的事，但在具体生产实践中，还有其他方面的许多事。这种方法虽然不一定能直接解决所有问题，但是，我们利用这种方法来考虑问题，也是不无裨益的。

应用之统筹（烧水泡茶）

@Slf4j(topic = "c.Test16")
public class Test16 {

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            log.debug("洗水壶");
            sleep(1);
            log.debug("烧开水");
            sleep(5);
        },"老王");

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            log.debug("洗茶壶");
            sleep(1);
            log.debug("洗茶杯");
            sleep(2);
            log.debug("拿茶叶");
            sleep(1);
            try {
                t1.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            log.debug("泡茶");
        },"小王");

        t1.start();
        t2.start();
    }
}

输出

• 上面模拟的是小王等老王的水烧开了，小王泡茶，如果反过来要实现老王等小王的茶叶拿来了，老王泡茶呢？代码最好能适应两种情况
• 上面的两个线程其实是各执行各的，如果要模拟老王把水壶交给小王泡茶，或模拟小王把茶叶交给老王泡茶呢

本章小结

本章的重点在于掌握

• 线程创建

• 线程重要 api，如 start，run，sleep，join，interrupt 等

• 线程状态

• 应用方面

  • 异步调用：主线程执行期间，其它线程异步执行耗时操作
  • 提高效率：并行计算，缩短运算时间
  • 同步等待：join
  • 统筹规划：合理使用线程，得到最优效果

• 原理方面

  • 线程运行流程：栈、栈帧、上下文切换、程序计数器
  • Thread 两种创建方式 的源码

• 模式方面

  • 终止模式之两阶段终止