Java多线程基础

最新推荐文章于 2025-08-08 22:01:10 发布

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文章标签： java 操作系统

原文链接：https://my.oschina.net/lin546/blog/1550691

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线程的状态

1、新建状态（New）：新创建了一个线程对象。

2、就绪状态（Runnable）：线程对象创建后，其他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，变得可运行，等待获取CPU的使用权。

3、运行状态（Running）：就绪状态的线程获取了CPU，执行程序代码。

4、阻塞状态（Blocked）：阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种：

（一）、等待阻塞：运行的线程执行wait()方法，JVM会把该线程放入等待池中。(wait会释放持有的锁)

（二）、同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线程放入锁池中。

（三）、其他阻塞：运行的线程执行sleep()或join()方法，或者发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。（注意,sleep是不会释放持有的锁）

5、死亡状态（Dead）：线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

注:sleep和wait的区别:

sleep是Thread类的方法,wait是Object类中定义的方法.
Thread.sleep不会导致锁行为的改变, 如果当前线程是拥有锁的, 那么Thread.sleep不会让线程释放锁.
Thread.sleep和Object.wait都会暂停当前的线程. OS会将执行时间分配给其它线程. 区别是, 调用wait后, 需要别的线程执行notify/notifyAll才能够重新获得CPU执行时间.

线程调度

1、调整线程优先级：Java线程有优先级，优先级高的线程会获得较多的运行机会。

Java线程的优先级用整数表示，取值范围是1~10，Thread类有以下三个静态常量：

static int MAX_PRIORITY

          线程可以具有的最高优先级，取值为10。

static int MIN_PRIORITY

          线程可以具有的最低优先级，取值为1。

static int NORM_PRIORITY

          分配给线程的默认优先级，取值为5。

Thread类的setPriority()和getPriority()方法分别用来设置和获取线程的优先级。

每个线程都有默认的优先级。主线程的默认优先级为Thread.NORM_PRIORITY。

线程的优先级有继承关系，比如A线程中创建了B线程，那么B将和A具有相同的优先级。

JVM提供了10个线程优先级，但与常见的操作系统都不能很好的映射。如果希望程序能移植到各个操作系统中，应该仅仅使用Thread的三个静态常量作为优先级，这样能保证同样的优先级采用了同样的调度方式。

2、线程睡眠(sleep)

在线程中调用sleep()方法会使当前线程进入睡眠状态,调用sleep()方法时需要传入一个毫秒数作为当前线程睡眠的时间,线程睡眠对应的时间后便会苏醒,重新进入可运行状态.

在实际开发中,为了调整各个子程序的执行顺序,可以通过线程睡眠的方式实现.代码如下:



public class sleep implements Runnable {

	@Override
	public void run() {	
		try {
			Thread.sleep(100);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
          System.out.println("sleep run"+i);
		}
	}
}


public class normal implements Runnable{

	@Override
	public void run() {
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			System.out.println("normal run"+i);
		}
		
	}
   
}

package thread;

public class main {

	public static void main(String[] args) {

		Thread yt1 = new Thread(new sleep());
		yt1.start();
		Thread yt2 = new Thread(new normal());
		yt2.start();
	}

}

运行结果:

normal run0
normal run1
normal run2
normal run3
normal run4
sleep run0
sleep run1
sleep run2
sleep run3
sleep run4

线程让步yield()

Thread.yield()方法作用是：暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。

yield()应该做的是让当前运行线程回到可运行状态，以允许具有相同优先级的其他线程获得运行机会。因此，使用yield()的目的是让相同优先级的线程之间能适当的轮转执行。但是，实际中无法保证yield()达到让步目的，因为让步的线程还有可能被线程调度程序再次选中。注意:yield暂停当前的线程对象并不是永久的暂停,是有一定的yiled时间段的.

sleep()和yield()的区别

sleep()和yield()的区别):sleep()使当前线程进入停滞状态，所以执行sleep()的线程在指定的时间内肯定不会被执行；yield()只是使当前线程重新回到可执行状态，所以执行yield()的线程有可能在进入到可执行状态后马上又被执行。
sleep 方法使当前运行中的线程睡眼一段时间，进入不可运行状态，这段时间的长短是由程序设定的，yield 方法使当前线程让出 CPU 占有权，但让出的时间是不可设定的。实际上，yield()方法对应了如下操作：先检测当前是否有相同优先级的线程处于同可运行状态，如有，则把 CPU 的占有权交给此线程，否则，继续运行原来的线程。所以yield()方法称为“退让”，它把运行机会让给了同等优先级的其他线程
另外，sleep 方法允许较低优先级的线程获得运行机会，但 yield() 方法执行时，当前线程仍处在可运行状态，所以，不可能让出较低优先级的线程些时获得 CPU 占有权。在一个运行系统中，如果较高优先级的线程没有调用 sleep 方法，又没有受到 I\O 阻塞，那么，较低优先级线程只能等待所有较高优先级的线程运行结束，才有机会运行。

线程的加入join()

有时需要线程间的接力完成某种任务，这就需要调用线程类的join()方法，可以使两个交叉执行的线程变成循序执行。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException
    {
        System.out.println("main start");

        Thread t1 = new Thread(new Worker("thread-1"));
        t1.start();
        t1.join();
        System.out.println("main end");
    }

在上面的例子中，main线程要等到t1线程运行结束后，才会输出“main end”。如果不加t1.join(),main线程和t1线程是并行的。而加上t1.join(),程序就变成是顺序执行了。

我们在用到join（）的时候，通常都是main线程等到其他多个线程执行完毕后再继续执行。其他多个线程之间并不需要互相等待。

下面这段代码并没有实现让其他线程并发执行，线程是顺序执行的。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException
    {
        System.out.println("main start");

        Thread t1 = new Thread(new Worker("thread-1"));
        Thread t2 = new Thread(new Worker("thread-2"));
        t1.start();
        //等待t1结束，这时候t2线程并未启动
        t1.join();
        
        //t1结束后，启动t2线程
        t2.start();
        //等待t2结束
        t2.join();

        System.out.println("main end");
    }

为了让t1、t2线程并行，我们可以稍微改一下代码，下面给出完整的代码：

public class JoinTest
{

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException
    {
        System.out.println("main start");

        Thread t1 = new Thread(new Worker("thread-1"));
        Thread t2 = new Thread(new Worker("thread-2"));
        
        t1.start();
        t2.start();
        
        t1.join();
        t2.join();

        System.out.println("main end");
    }
}

class Worker implements Runnable
{

    private String name;

    public Worker(String name)
    {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run()
    {
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            try
            {
                Thread.sleep(1l);
            }
            catch (InterruptedException e)
            {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(name);
        }
    }

}

线程的同步

大多数需要运行多线程的应用中，多个线程需要共享岁同一个数据的访问，如果每个线程都会调用一个修改该数据状态的方法，那么这些线程互相会影响对方的运行，为了避免多个线程同时访问一个共享数据，必须掌握如何对访问进行同步。

1、同步方法

即有synchronized关键字修饰的方法。由于java的每个对象都有一个内置锁，当用此关键字修饰方法时，内置锁会保护整个方法。在调用该方法前，需要获得内置锁，否则就处于阻塞状态。

注： synchronized关键字也可以修饰静态方法，此时如果调用该静态方法，将会锁住整个类。

public synchronized void aMethod() { 
    // do something 
} 

public static synchronized void anotherMethod() { 
    // do something 
}

线程在执行同步方法时是具有排它性的。当任意一个线程进入到一个对象的任意一个同步方法时，这个对象的所有同步方法都被锁定了，在此期间，其他任何线程都不能访问这个对象的任意一个同步方法，直到这个线程执行完它所调用的同步方法并从中退出，从而导致它释放了该对象的同步锁之后。在一个对象被某个线程锁定之后，其他线程是可以访问这个对象的所有非同步方法的。

2、同步块

public void foo2() {
    synchronized (this) {
        System.out.println("synchronized methoed");
    }
}

这种情况下只是同步了会操作到共享数据的代码，比同步整个方法更有效率。其中synchronized代码块中的this是指当前对象。

wait和notify方法

wait():使一个线程处于等待状态，并且释放所持有的对象的lock。
notify():唤醒一个处于等待状态的线程，注意的是在调用此方法的时候，并不能确切的唤醒某一个等待状态的线程，而是由JVM确定唤醒哪个线程，而且不是按优先级。
notifyAll():唤醒所有处入等待状态的线程，注意并不是给所有唤醒线程一个对象的锁，而是让它们竞争。

下面来看一个经典的问题：生产者将产品交给店员，而消费者从店员处取走产品，店员一次只能持有固定数量的产品，如果生产者生产了过多的产品，店员会叫生产者等店中有空位放产品时再生产，如果店中没产品了，店员会告诉消费者等一下，如果店中有产品了再通知消费者来取产品。这里可能会有两个问题。

1、生产者比消费者快时，消费者会漏掉一些产品没有取到

2、消费者比生产者快时，消费者会取走相同的数据

以下代码就是解决方案：

package thread3;

public class ProductTest {

	public static void main(String[] args) {

		Clerk clerk = new Clerk();
		Thread thread1 = new Thread(new Producer(clerk));
		Thread thread2 = new Thread(new consumer(clerk));
		thread1.start();
		thread2.start();
		
	}
}

class Clerk { // 店员
	// 默认为0个产品
	private int product = 0;

	// 生产者生产出来的产品交给店员
	public synchronized void addProduct() {
		if (this.product >= 20) {
			try {
				wait();// 产品已满，请稍后再生产
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
		} else {
			product++;
			System.out.println("生产者生产第" + product + "个产品");
			notifyAll();// 通知等待区的消费者可以取产品了
		}
	}
	public synchronized void getProduct() {
		if(this.product<=0)
		{
			try {
				wait();//產品沒了，請稍後來取
			}catch (Exception e) {

				e.printStackTrace();
			}
		}else {
			product--;
			System.out.println("消费者取走第"+product+"个产品");
			notifyAll();
		}
	}
}

class Producer implements Runnable { // 生产者线程要执行的任务

	public Clerk clerk;

	public Producer(Clerk clerk) {
		this.clerk = clerk;
	}

	@Override
	public void run() {
		System.out.println("生产者开始生产产品");
		while (true) {
			try {
				Thread.sleep((long) (Math.random()*10*100));
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			clerk.addProduct();
		}

	}

}

class consumer implements Runnable{

	private Clerk clerk;
	public consumer(Clerk clerk) {

		this.clerk = clerk;
	}
	@Override
	public void run() {
		
		System.out.println("消费者开始取走产品");
        while(true)
        {
        	try {
        		Thread.sleep((long) (Math.random()*10*110));
        		
        	}catch (Exception e) {
				
        		e.printStackTrace();
			}
        	clerk.getProduct();
        }
	}
	
}

转载于:https://my.oschina.net/lin546/blog/1550691