執行緒是作業系統運作的基本單位,它被封裝在行程中,一個行程可以包含多個執行緒。即使我們不手動創造線程,進程也會有一個預設的線程在運行。
對JVM來說,當我們寫一個單執行緒的程式去運行時,JVM中也是有至少兩個執行緒在運行,一個是我們創建的程序,一個是垃圾回收。
線程基本訊息
我們可以透過Thread.currentThread()方法來取得目前執行緒的一些信息,並對其進行修改。
我們來看以下程式碼:
Thread.currentThread().setName("Test");
Thread.currentThread().setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
name = Thread.currentThread().getName();
priority = Thread.currentThread().getPriority();
groupName = Thread.currentThread().getThreadGroup().getName();
isDaemon = Thread.currentThread().isDaemon();
System.out.println("Thread Name:" + name);
System.out.println("Priority:" + priority);
GroupName ,每個執行緒都會預設在一個執行緒組裡,我們也可以明確的建立執行緒組,一個執行緒組中也可以包含子執行緒組,這樣執行緒和執行緒組,就構成了一個樹狀結構。
Name ,每個線程都會有一個名字,如果不明確指定,那麼名字的規則是「Thread-xxx」。
Priority ,每個執行緒都會有自己的優先級,JVM對優先順序的處理方式是「搶佔式」的。當JVM發現優先順序高的線程時,馬上運行該線程;對於多個優先權相等的線程,JVM對其進行輪詢處理。 Java的執行緒優先權從1到10,預設是5,Thread類別定義了2個常數:MIN_PRIORITY和MAX_PRIORITY來表示最高和最低優先權。
我們可以看下面的程式碼,它定義了兩個不同優先順序的執行緒:
Thread thread2 = new Thread("high")
{
public void run()
{
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
System.out.println("Thread 2 is running.");
}
}
};
thread1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
thread2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
thread1.start();
thread2.start();
}
thread1.start();
}
如何創建線程
上面的內容,都是演示預設線程中的一些信息,那麼應該如何創建線程呢?在Java中,我們有3種方式可以用來建立執行緒。
Java中的執行緒要嘛繼承Thread類,要嘛實作Runnable接口,我們一一道來。
使用內部類別來創建線程
我們可以使用內部類別的方式來建立線程,過程是宣告一個Thread類型的變量,並重寫run方法。範例程式碼如下:
我們可以從Thread中派生一個類,重寫其run方法,這種方式和上面相似。範例程式碼如下:
public static void createThreadBySubClass()
{
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();
}
我們可以定義一個類,使其實作Runnable接口,然後將該類的實例作為建構Thread變數建構函式的參數。範例程式碼如下:
public static void createThreadByRunnable()
{
MyRunnable runnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
}
這涉及到Java中多執行緒的運行模式,對於Java來說,多執行緒在運行時,有「多物件多執行緒」和「單物件多執行緒」的區別:
多對像多線程,程式在運行過程中創建多個線程對象,每個對像上運行一個線程。
單對像多線程,程式在運行過程中創建一個線程對象,在其上運行多個線程。
顯然,從執行緒同步和調度的角度來看,多物件多執行緒要簡單一些。上述3種執行緒建立方式,前兩種都屬於“多物件多執行緒”,第三種既可以使用“多物件多執行緒”,也可以使用“單物件單執行緒”。
我們來看下面的範例程式碼,裡面會用到Object.notify方法,這個方法會喚醒物件上的一個執行緒;而Object.notifyAll方法,則會喚醒物件上的所有執行緒。
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
notifyTest();
notifyTest2();
notifyTest3();
}
private static void notifyTest() throws InterruptedException
{
MyThread[] arrThreads = new MyThread[3];
for (int i = 0; i < arrThreads.length; i++)
{
arrThreads[i] = new MyThread();
arrThreads[i].id = i;
arrThreads[i].setDaemon(true);
arrThreads[i].start();
}
Thread.sleep(500);
for (int i = 0; i < arrThreads.length; i++)
{
synchronized(arrThreads[i])
{
arrThreads[i].notify();
}
}
}
private static void notifyTest2() throws InterruptedException
{
MyRunner[] arrMyRunners = new MyRunner[3];
Thread[] arrThreads = new Thread[3];
for (int i = 0; i < arrThreads.length; i++)
{
arrMyRunners[i] = new MyRunner();
arrMyRunners[i].id = i;
arrThreads[i] = new Thread(arrMyRunners[i]);
arrThreads[i].setDaemon(true);
arrThreads[i].start();
}
Thread.sleep(500);
for (int i = 0; i < arrMyRunners.length; i++)
{
synchronized(arrMyRunners[i])
{
arrMyRunners[i].notify();
}
}
}
private static void notifyTest3() throws InterruptedException
{
MyRunner runner = new MyRunner();
Thread[] arrThreads = new Thread[3];
for (int i = 0; i < arrThreads.length; i++)
{
arrThreads[i] = new Thread(runner);
arrThreads[i].setDaemon(true);
arrThreads[i].start();
}
Thread.sleep(500);
synchronized(runner)
{
runner.notifyAll();
}
}
}
class MyThread extends Thread
{
public int id = 0;
public void run()
{
System.out.println("第" + id + "個執行緒準備休眠5分鐘。");
try
{
synchronized(this)
{
this.wait(5*60*1000);
}
}
catch(InterruptedException ex)
{
ex.printStackTrace();
}
System.out.println("第" + id + "個執行緒被喚醒。");
}
}
class MyRunner implements Runnable
{
public int id = 0;
public void run()
{
System.out.println("第" + id + "個執行緒準備休眠5分鐘。");
try
{
synchronized(this)
{
this.wait(5*60*1000);
}
}
catch(InterruptedException ex)
{
ex.printStackTrace();
}
System.out.println("第" + id + "個執行緒被喚醒。");
}
}
notifyAll方法適用於「單物件多執行緒」的情景,因為notify方法只會隨機喚醒物件上的一個執行緒。
線程的狀態切換
對於線程來講,從我們創建它一直到線程運行結束,在這個過程中,線程的狀態可能是這樣的:
創建:已經有Thread實例了, 但CPU還有為其分配資源和時間片。
就緒:執行緒已經獲得了運作所需的所有資源,只等CPU進行時間調度。
運行:執行緒位於目前CPU時間片中,正在執行相關邏輯。
休眠:一般是呼叫Thread.sleep後的狀態,這時執行緒仍持有運作所需的各種資源,但是不會被CPU調度。
掛起:一般是呼叫Thread.suspend後的狀態,和休眠類似,CPU不會調度該線程,不同的是,這種狀態下,線程會釋放所有資源。
死亡:執行緒運行結束或呼叫了Thread.stop方法。
下面我們來示範如何進行執行緒狀態切換,首先我們會用到下面方法:
Thread()或Thread(Runnable):建構執行緒。
Thread.start:啟動線程。
Thread.sleep:將執行緒切換至休眠狀態。
Thread.interrupt:中斷執行緒的執行。
Thread.join:等待某線結束。
Thread.yield:剝奪執行緒在CPU上的執行時間片,等待下一次調度。
Object.wait:將Object上所有執行緒鎖定,直到notify方法才繼續執行。
Object.notify:隨機喚醒Object上的1個執行緒。
Object.notifyAll:喚醒Object上的所有執行緒。
下面,就是演示時間囉! ! !
執行緒等待與喚醒
這裡主要使用Object.wait和Object.notify方法,請參考上面的notify實例。要注意的是,wait和notify都必須針對同一個對象,當我們使用實作Runnable介面的方式來建立執行緒時,應該是在Runnable物件而非Thread物件上使用這兩個方法。
執行緒的休眠與喚醒
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
sleepTest();
}
private static void sleepTest() throws InterruptedException
{
Thread thread = new Thread()
{
public void run()
{
System.out.println("線程" + Thread.currentThread().getName() + "將要休眠5分鐘。");
try
{
Thread.sleep(5*60*1000);
}
catch(InterruptedException ex)
{
System.out.println("線程" + Thread.currentThread().getName() + "休眠被中斷。");
}
System.out.println("線程" + Thread.currentThread().getName() + "休眠結束。");
}
};
thread.setDaemon(true);
thread.start();
Thread.sleep(500);
thread.interrupt();
}
}
雖然有Thread.stop方法,但該方法是不被建議使用的,我們可以利用上面休眠與喚醒的機制,讓執行緒在處理IterruptedException時,結束執行緒。
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
stopTest();
}
private static void stopTest() throws InterruptedException
{
Thread thread = new Thread()
{
public void run()
{
System.out.println("執行緒運行中。");
try
{
Thread.sleep(1*60*1000);
}
catch(InterruptedException ex)
{
System.out.println("執行緒中斷,結束執行緒");
return;
}
System.out.println("執行緒正常結束。");
}
};
thread.start();
Thread.sleep(500);
thread.interrupt();
}
}
當我們在主線程中創建了10個子線程,然後我們期望10個子線程全部結束後,主線程在執行接下來的邏輯,這時,就該Thread.join登場了。
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
joinTest();
}
private static void joinTest() throws InterruptedException
{
Thread thread = new Thread()
{
public void run()
{
try
{
for(int i = 0; i < 5; i++)
{
System.out.println("執行緒在運作。");
Thread.sleep(1000);
}
}
catch(InterruptedException ex)
{
ex.printStackTrace();
}
}
};
thread.setDaemon(true);
thread.start();
Thread.sleep(1000);
thread.join();
System.out.println("主執行緒正常結束。");
}
}
我們知道,一個進程下面的所有執行緒是共享記憶體空間的,那麼我們如何在不同的執行緒之間傳遞訊息呢?在回顧Java I/O時,我們談到了PipedStream和PipedReader,這裡,就是它們發揮作用的地方了。
下面的兩個範例,功能完全一樣,不同的是一個使用Stream,一個使用Reader/Writer。
Thread thread1 = new Thread()
{
public void run()
{
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
try
{
while(true)
{
String message = br.readLine();
pos.write(message.getBytes());
if (message.equals("end")) break;
}
br.close();
pos.close();
}
catch(Exception ex)
{
ex.printStackTrace();
}
}
};
Thread thread2 = new Thread()
{
public void run()
{
byte[] buffer = new byte[1024];
int bytesRead = 0;
try
{
while((bytesRead = pis.read(buffer, 0, buffer.length)) != -1)
{
System.out.println(new String(buffer));
if (new String(buffer).equals("end")) break;
buffer = null;
buffer = new byte[1024];
}
pis.close();
buffer = null;
}
catch(Exception ex)
{
ex.printStackTrace();
}
}
};
thread1.setDaemon(true);
thread2.setDaemon(true);
thread1.start();
thread2.start();
thread1.join();
thread2.join();
}
Thread thread1 = new Thread()
{
public void run()
{
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
try
{
while(true)
{
String message = br.readLine();
bw.write(message);
bw.newLine();
bw.flush();
if (message.equals("end")) break;
}
br.close();
pw.close();
bw.close();
}
catch(Exception ex)
{
ex.printStackTrace();
}
}
};
Thread thread2 = new Thread()
{
public void run()
{
String line = null;
try
{
while((line = br.readLine()) != null)
{
System.out.println(line);
if (line.equals("end")) break;
}
br.close();
pr.close();
}
catch(Exception ex)
{
ex.printStackTrace();
}
}
};
thread1.setDaemon(true);
thread2.setDaemon(true);
thread1.start();
thread2.start();
thread1.join();
thread2.join();
}