什么是線程

試想一下沒有線程的程序是怎么樣的？百度網(wǎng)盤在上傳文件時(shí)就無法下載文件了，得等文件上傳完成后才能下載文件。這個(gè)我們現(xiàn)在看起來很反人性，因?yàn)槲覀兞?xí)慣了一個(gè)程序同時(shí)可以進(jìn)行運(yùn)行多個(gè)功能，而這些都是線程的功勞。

之前的文章?進(jìn)程知多少?中講到，為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)程序并行執(zhí)行，引入了進(jìn)程概念。現(xiàn)在引入線程是為了讓一個(gè)程序能夠并發(fā)執(zhí)行。

線程的組成

線程ID：線程標(biāo)識符。

當(dāng)前指令指針（PC）：指向要執(zhí)行的指令。

寄存器集合：存儲單元寄存器的集合。

堆棧：暫時(shí)存放數(shù)據(jù)和地址，一般用來保護(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場。

線程與進(jìn)程區(qū)別

線程和進(jìn)程之間的區(qū)別，我覺得可以用這個(gè)例子來看出兩者的不同，進(jìn)程就是一棟房子，房子住著 3 個(gè)人，線程就是住在房子里的人。進(jìn)程是一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，有自己的資源，線程是在進(jìn)程里的，多個(gè)線程共享著進(jìn)程的資源。

線程狀態(tài)

我們看到 Java 源代碼里面，線程狀態(tài)的枚舉有如下 6 個(gè)。

public enum State {//新建狀態(tài) NEW,//運(yùn)行狀態(tài) RUNNABLE,//阻塞狀態(tài) BLOCKED,//等待狀態(tài) WAITING,//等待狀態(tài)（區(qū)別在于這個(gè)有等待的時(shí)間） TIMED_WAITING,//終止?fàn)顟B(tài) TERMINATED;}

下面給這 6 個(gè)狀態(tài)一一做下解釋。

• NEW：新建狀態(tài)。在創(chuàng)建完 Thread ，還沒執(zhí)行 start() 之前，線程的狀態(tài)一直是 NEW。可以說這個(gè)時(shí)候還沒有真正的一個(gè)線程映射著，只是一個(gè)對象。

• RUNNABLE：運(yùn)行狀態(tài)。線程對象調(diào)用 start() 之后，就進(jìn)入 RUNNABLE 狀態(tài)，該狀態(tài)說明在 JVM 中有一個(gè)真實(shí)的線程存在。

• BLOCKED：阻塞狀態(tài)。線程在等待鎖的釋放，也就是等待獲取 monitor 鎖。

• WAITING：等待狀態(tài)。線程在這個(gè)狀態(tài)的時(shí)候，不會(huì)被分配 CPU，而且需要被顯示地喚醒，否則會(huì)一直等待下去。

• TIMED_WAITING：超時(shí)等待狀態(tài)。這個(gè)狀態(tài)的線程也一樣不會(huì)被分配 CPU，但是它不會(huì)無限等待下去，有時(shí)間限制，時(shí)間一到就停止等待。

• TERMINATED：終止?fàn)顟B(tài)。線程執(zhí)行完成結(jié)束，但不代表這個(gè)對象已經(jīng)沒有了，對象可能還是存在的，只是線程不存在了。

線程既然有這么多個(gè)狀態(tài)，那肯定就有狀態(tài)機(jī)，也就是在什么情況下 A 狀態(tài)會(huì)變成 B 狀態(tài)。下面就來簡單描述一下。

結(jié)合下圖，我們 new 出線程類的時(shí)候，就是 NEW 狀態(tài)，調(diào)用 start()?方法，就進(jìn)入了 RUNNABLE 狀態(tài)，這時(shí)如果觸發(fā)等待，則進(jìn)入了 WAITING 狀態(tài)，如果觸發(fā)超時(shí)等待，則進(jìn)入 TIMED_WAITING 狀態(tài)，當(dāng)訪問需要同步的資源時(shí)，則只有一個(gè)線程能訪問，其他線程就進(jìn)入 BLOCKED 狀態(tài)，當(dāng)線程執(zhí)行完后，進(jìn)入 TERMINATED 狀態(tài)。

圖片來源于網(wǎng)路，侵刪

其實(shí)在 JVM 中，線程是有 9 個(gè)狀態(tài)，如下所示，有興趣的同學(xué)可以深入了解一下。

javaClasses.hppenum ThreadStatus { NEW = 0, RUNNABLE = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // runnable / running JVMTI_THREAD_STATE_RUNNABLE, SLEEPING = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // Thread.sleep() JVMTI_THREAD_STATE_WAITING + JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_WITH_TIMEOUT + JVMTI_THREAD_STATE_SLEEPING, IN_OBJECT_WAIT = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // Object.wait() JVMTI_THREAD_STATE_WAITING + JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_INDEFINITELY + JVMTI_THREAD_STATE_IN_OBJECT_WAIT, IN_OBJECT_WAIT_TIMED = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // Object.wait(long) JVMTI_THREAD_STATE_WAITING + JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_WITH_TIMEOUT + JVMTI_THREAD_STATE_IN_OBJECT_WAIT, PARKED = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // LockSupport.park() JVMTI_THREAD_STATE_WAITING + JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_INDEFINITELY + JVMTI_THREAD_STATE_PARKED, PARKED_TIMED = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // LockSupport.park(long) JVMTI_THREAD_STATE_WAITING + JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_WITH_TIMEOUT + JVMTI_THREAD_STATE_PARKED, BLOCKED_ON_MONITOR_ENTER = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // (re-)entering a synchronization block JVMTI_THREAD_STATE_BLOCKED_ON_MONITOR_ENTER, TERMINATED = JVMTI_THREAD_STATE_TERMINATED};

Java 線程實(shí)現(xiàn)

下面講一講在 Java 中如何創(chuàng)建一個(gè)線程。眾所周知，實(shí)現(xiàn) Java 線程有 2 種方式：繼承 Thread 類和實(shí)現(xiàn) Runnable 接口。

繼承 Thread 類

繼承 Thread 類，重寫 run()?方法。

class MyThread extends Thread {@Override public void run() { System.out.println("MyThread"); } }

實(shí)現(xiàn) Runnable 接口

實(shí)現(xiàn) Runnable 接口，實(shí)現(xiàn) run()?方法。

class MyRunnable implements Runnable {public void run() { System.out.println("MyRunnable"); } }

這 2 種線程的啟動(dòng)方式也不一樣。MyThread 是一個(gè)線程類，所以可以直接 new 出一個(gè)對象出來，接著調(diào)用 start()?方法來啟動(dòng)線程；而 MyRunnable 只是一個(gè)普通的類，需要 new 出線程基類 Thread 對象，將 MyRunnable 對象傳進(jìn)去。

下面是啟動(dòng)線程的方式：

public class ThreadImpl {public static void main(String[] args) { MyThread myThread = new MyThread(); Thread myRunnable = new Thread(new MyRunnable()); System.out.println("main Thread begin"); myThread.start(); myRunnable.start(); System.out.println("main Thread end"); } }

打印結(jié)果如下：

main Thread beginmain Thread endMyThreadMyRunnable

看這結(jié)果，不像咱們之前的串行執(zhí)行依次打印，主線程不會(huì)等待子線程執(zhí)行完。

敲重點(diǎn)：不能直接調(diào)用 run()，直接調(diào)用 run()?不會(huì)創(chuàng)建線程，而是主線程直接執(zhí)行 run()?的內(nèi)容，相當(dāng)于執(zhí)行普通函數(shù)。這時(shí)就是串行執(zhí)行的。看下面代碼：

public class ThreadImpl {public static void main(String[] args) { MyThread myThread = new MyThread(); Thread myRunnable = new Thread(new MyRunnable()); System.out.println("main Thread begin"); myThread.run(); myRunnable.run(); System.out.println("main Thread end"); } }

打印結(jié)果：

main Thread beginMyThreadMyRunnablemain?Thread?end 從結(jié)果看出只是串行的，但看不出沒有線程，我們看下面例子來驗(yàn)證直接調(diào)用 run() 方法沒有創(chuàng)建新的線程，使用 VisualVM 工具來觀察線程情況。我們對代碼做一下 修改，加上 Thread.sleep(1000000) 讓它睡眠一段時(shí)間，這樣方便用工具查看線程情況。

調(diào)用 run()?的代碼：

public class ThreadImpl {public static void main(String[] args) { MyThread myThread = new MyThread(); myThread.setName("MyThread"); Thread myRunnable = new Thread(new MyRunnable()); myRunnable.setName("MyRunnable"); System.out.println("main Thread begin"); myThread.run(); myRunnable.run(); System.out.println("main Thread end"); try { Thread.sleep(1000000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }class MyThread extends Thread {@Override public void run() { System.out.println("MyThread"); try { Thread.sleep(1000000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }class MyRunnable implements Runnable {public void run() { System.out.println("MyRunnable"); try { Thread.sleep(1000000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }

運(yùn)行結(jié)果：

main Thread beginMyThread

只打印出 2 句日志，觀察線程時(shí)也只看到 main 線程，沒有看到 MyThread 和 MyRunnable 線程，印證了上面咱們說的：直接調(diào)用 run()?方法，沒有創(chuàng)建線程。

下面我們來看看有調(diào)用 start()?的代碼：

public class ThreadImpl {public static void main(String[] args) { MyThread myThread = new MyThread(); myThread.setName("MyThread"); Thread myRunnable = new Thread(new MyRunnable()); myRunnable.setName("MyRunnable"); System.out.println("main Thread begin"); myThread.start(); myRunnable.start(); System.out.println("main Thread end"); try { Thread.sleep(1000000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }

運(yùn)行結(jié)果：

main Thread beginmain Thread endMyThreadMyRunnable

所有日志都打印出來了，并且通過 VisualVM 工具可以看到 MyThread 和 MyRunnable 線程。看到了這個(gè)結(jié)果，切記創(chuàng)建線程要調(diào)用 start()?方法。

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編輯?∑Gemini

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總結(jié)

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