一.線程的狀態(tài)
在正式學(xué)習(xí)Thread類中的具體方法之前，我們先來了解一下線程有哪些狀態(tài)，這個(gè)將會有助于后面對Thread類中的方法的理解。
線程從創(chuàng)建到最終的消亡，要經(jīng)歷若干個(gè)狀態(tài)。一般來說，線程包括以下這幾個(gè)狀態(tài)：創(chuàng)建(new)、就緒(runnable)、運(yùn)行(running)、阻塞(blocked)、time waiting、waiting、消亡（dead）。
當(dāng)需要新起一個(gè)線程來執(zhí)行某個(gè)子任務(wù)時(shí)，就創(chuàng)建了一個(gè)線程。但是線程創(chuàng)建之后，不會立即進(jìn)入就緒狀態(tài)，因?yàn)榫€程的運(yùn)行需要一些條件（比如內(nèi)存資源，在前面的JVM內(nèi)存區(qū)域劃分一篇博文中知道程序計(jì)數(shù)器、Java棧、本地方法棧都是線程私有的，所以需要為線程分配一定的內(nèi)存空間），只有線程運(yùn)行需要的所有條件滿足了，才進(jìn)入就緒狀態(tài)。
當(dāng)線程進(jìn)入就緒狀態(tài)后，不代表立刻就能獲取CPU執(zhí)行時(shí)間，也許此時(shí)CPU正在執(zhí)行其他的事情，因此它要等待。當(dāng)?shù)玫紺PU執(zhí)行時(shí)間之后，線程便真正進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。
線程在運(yùn)行狀態(tài)過程中，可能有多個(gè)原因?qū)е庐?dāng)前線程不繼續(xù)運(yùn)行下去，比如用戶主動讓線程睡眠（睡眠一定的時(shí)間之后再重新執(zhí)行）、用戶主動讓線程等待，或者被同步塊給阻塞，此時(shí)就對應(yīng)著多個(gè)狀態(tài)：time waiting（睡眠或等待一定的事件）、waiting（等待被喚醒）、blocked（阻塞）。
當(dāng)由于突然中斷或者子任務(wù)執(zhí)行完畢，線程就會被消亡。
下面這副圖描述了線程從創(chuàng)建到消亡之間的狀態(tài)：
在有些教程上將blocked、waiting、time waiting統(tǒng)稱為阻塞狀態(tài)，這個(gè)也是可以的，只不過這里我想將線程的狀態(tài)和Java中的方法調(diào)用聯(lián)系起來，所以將waiting和time waiting兩個(gè)狀態(tài)分離出來。
二.上下文切換
對于單核CPU來說（對于多核CPU，此處就理解為一個(gè)核），CPU在一個(gè)時(shí)刻只能運(yùn)行一個(gè)線程，當(dāng)在運(yùn)行一個(gè)線程的過程中轉(zhuǎn)去運(yùn)行另外一個(gè)線程，這個(gè)叫做線程上下文切換（對于進(jìn)程也是類似）。
由于可能當(dāng)前線程的任務(wù)并沒有執(zhí)行完畢，所以在切換時(shí)需要保存線程的運(yùn)行狀態(tài)，以便下次重新切換回來時(shí)能夠繼續(xù)切換之前的狀態(tài)運(yùn)行。舉個(gè)簡單的例子：比如一個(gè)線程A正在讀取一個(gè)文件的內(nèi)容，正讀到文件的一半，此時(shí)需要暫停線程A，轉(zhuǎn)去執(zhí)行線程B，當(dāng)再次切換回來執(zhí)行線程A的時(shí)候，我們不希望線程A又從文件的開頭來讀取。
因此需要記錄線程A的運(yùn)行狀態(tài)，那么會記錄哪些數(shù)據(jù)呢？因?yàn)橄麓位謴?fù)時(shí)需要知道在這之前當(dāng)前線程已經(jīng)執(zhí)行到哪條指令了，所以需要記錄程序計(jì)數(shù)器的值，另外比如說線程正在進(jìn)行某個(gè)計(jì)算的時(shí)候被掛起了，那么下次繼續(xù)執(zhí)行的時(shí)候需要知道之前掛起時(shí)變量的值時(shí)多少，因此需要記錄CPU寄存器的狀態(tài)。所以一般來說，線程上下文切換過程中會記錄程序計(jì)數(shù)器、CPU寄存器狀態(tài)等數(shù)據(jù)。
說簡單點(diǎn)的：對于線程的上下文切換實(shí)際上就是 存儲和恢復(fù)CPU狀態(tài)的過程，它使得線程執(zhí)行能夠從中斷點(diǎn)恢復(fù)執(zhí)行。
雖然多線程可以使得任務(wù)執(zhí)行的效率得到提升，但是由于在線程切換時(shí)同樣會帶來一定的開銷代價(jià)，并且多個(gè)線程會導(dǎo)致系統(tǒng)資源占用的增加，所以在進(jìn)行多線程編程時(shí)要注意這些因素。
三.Thread類中的方法
通過查看java.lang.Thread類的源碼可知：
Thread類實(shí)現(xiàn)了Runnable接口，在Thread類中，有一些比較關(guān)鍵的屬性，比如name是表示Thread的名字，可以通過Thread類的構(gòu)造器中的參數(shù)來指定線程名字，priority表示線程的優(yōu)先級（最大值為10，最小值為1，默認(rèn)值為5），daemon表示線程是否是守護(hù)線程，target表示要執(zhí)行的任務(wù)。
下面是Thread類中常用的方法：
以下是關(guān)系到線程運(yùn)行狀態(tài)的幾個(gè)方法：
1）start方法
start()用來啟動一個(gè)線程，當(dāng)調(diào)用start方法后，系統(tǒng)才會開啟一個(gè)新的線程來執(zhí)行用戶定義的子任務(wù)，在這個(gè)過程中，會為相應(yīng)的線程分配需要的資源。
2）run方法
run()方法是不需要用戶來調(diào)用的，當(dāng)通過start方法啟動一個(gè)線程之后，當(dāng)線程獲得了CPU執(zhí)行時(shí)間，便進(jìn)入run方法體去執(zhí)行具體的任務(wù)。注意，繼承Thread類必須重寫run方法，在run方法中定義具體要執(zhí)行的任務(wù)。
3）sleep方法
sleep方法有兩個(gè)重載版本：
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sleep(long millis) //參數(shù)為毫秒 sleep(long millis,int nanoseconds) //第一參數(shù)為毫秒，第二個(gè)參數(shù)為納秒 |
sleep相當(dāng)于讓線程睡眠，交出CPU，讓CPU去執(zhí)行其他的任務(wù)。
但是有一點(diǎn)要非常注意，sleep方法不會釋放鎖，也就是說如果當(dāng)前線程持有對某個(gè)對象的鎖，則即使調(diào)用sleep方法，其他線程也無法訪問這個(gè)對象。看下面這個(gè)例子就清楚了：
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public class Test { private int i = 10; private Object object = new Object(); public static void main(String[] args) throws IOException { Test test = new Test(); MyThread thread1 = test.new MyThread(); MyThread thread2 = test.new MyThread(); thread1.start(); thread2.start(); } class MyThread extends Thread{ @Override public void run() { synchronized (object) { i++; System.out.println("i:"+i); try { System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"進(jìn)入睡眠狀態(tài)"); Thread.currentThread().sleep(10000); } catch (InterruptedException e) { // TODO: handle exception } System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"睡眠結(jié)束"); i++; System.out.println("i:"+i); } } }} |
輸出結(jié)果：
從上面輸出結(jié)果可以看出，當(dāng)Thread-0進(jìn)入睡眠狀態(tài)之后，Thread-1并沒有去執(zhí)行具體的任務(wù)。只有當(dāng)Thread-0執(zhí)行完之后，此時(shí)Thread-0釋放了對象鎖，Thread-1才開始執(zhí)行。
注意，如果調(diào)用了sleep方法，必須捕獲InterruptedException異常或者將該異常向上層拋出。當(dāng)線程睡眠時(shí)間滿后，不一定會立即得到執(zhí)行，因?yàn)榇藭r(shí)可能CPU正在執(zhí)行其他的任務(wù)。所以說調(diào)用sleep方法相當(dāng)于讓線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)。
4）yield方法
調(diào)用yield方法會讓當(dāng)前線程交出CPU權(quán)限，讓CPU去執(zhí)行其他的線程。它跟sleep方法類似，同樣不會釋放鎖。但是yield不能控制具體的交出CPU的時(shí)間，另外，yield方法只能讓擁有相同優(yōu)先級的線程有獲取CPU執(zhí)行時(shí)間的機(jī)會。
注意，調(diào)用yield方法并不會讓線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，而是讓線程重回就緒狀態(tài)，它只需要等待重新獲取CPU執(zhí)行時(shí)間，這一點(diǎn)是和sleep方法不一樣的。
5）join方法
join方法有三個(gè)重載版本：
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join()join(long millis) //參數(shù)為毫秒join(long millis,int nanoseconds) //第一參數(shù)為毫秒，第二個(gè)參數(shù)為納秒 |
假如在main線程中，調(diào)用thread.join方法，則main方法會等待thread線程執(zhí)行完畢或者等待一定的時(shí)間。如果調(diào)用的是無參join方法，則等待thread執(zhí)行完畢，如果調(diào)用的是指定了時(shí)間參數(shù)的join方法，則等待一定的事件。
看下面一個(gè)例子：
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public class Test { public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("進(jìn)入線程"+Thread.currentThread().getName()); Test test = new Test(); MyThread thread1 = test.new MyThread(); thread1.start(); try { System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"等待"); thread1.join(); System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"繼續(xù)執(zhí)行"); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } } class MyThread extends Thread{ @Override public void run() { System.out.println("進(jìn)入線程"+Thread.currentThread().getName()); try { Thread.currentThread().sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { // TODO: handle exception } System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"執(zhí)行完畢"); } }} |
輸出結(jié)果：
可以看出，當(dāng)調(diào)用thread1.join()方法后，main線程會進(jìn)入等待，然后等待thread1執(zhí)行完之后再繼續(xù)執(zhí)行。
實(shí)際上調(diào)用join方法是調(diào)用了Object的wait方法，這個(gè)可以通過查看源碼得知：
wait方法會讓線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，并且會釋放線程占有的鎖，并交出CPU執(zhí)行權(quán)限。
由于wait方法會讓線程釋放對象鎖，所以join方法同樣會讓線程釋放對一個(gè)對象持有的鎖。具體的wait方法使用在后面文章中給出。
6）interrupt方法
interrupt，顧名思義，即中斷的意思。單獨(dú)調(diào)用interrupt方法可以使得處于阻塞狀態(tài)的線程拋出一個(gè)異常，也就說，它可以用來中斷一個(gè)正處于阻塞狀態(tài)的線程；另外，通過interrupt方法和isInterrupted()方法來停止正在運(yùn)行的線程。
下面看一個(gè)例子：
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public class Test { public static void main(String[] args) throws IOException { Test test = new Test(); MyThread thread = test.new MyThread(); thread.start(); try { Thread.currentThread().sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { } thread.interrupt(); } class MyThread extends Thread{ @Override public void run() { try { System.out.println("進(jìn)入睡眠狀態(tài)"); Thread.currentThread().sleep(10000); System.out.println("睡眠完畢"); } catch (InterruptedException e) { System.out.println("得到中斷異常"); } System.out.println("run方法執(zhí)行完畢"); } }} |
輸出結(jié)果：
從這里可以看出，通過interrupt方法可以中斷處于阻塞狀態(tài)的線程。那么能不能中斷處于非阻塞狀態(tài)的線程呢？看下面這個(gè)例子：
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public class Test { public static void main(String[] args) throws IOException { Test test = new Test(); MyThread thread = test.new MyThread(); thread.start(); try { Thread.currentThread().sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { } thread.interrupt(); } class MyThread extends Thread{ @Override public void run() { int i = 0; while(i<Integer.MAX_VALUE){ System.out.println(i+" while循環(huán)"); i++; } } }} |
運(yùn)行該程序會發(fā)現(xiàn)，while循環(huán)會一直運(yùn)行直到變量i的值超出Integer.MAX_VALUE。所以說直接調(diào)用interrupt方法不能中斷正在運(yùn)行中的線程。
但是如果配合isInterrupted()能夠中斷正在運(yùn)行的線程，因?yàn)檎{(diào)用interrupt方法相當(dāng)于將中斷標(biāo)志位置為true，那么可以通過調(diào)用isInterrupted()判斷中斷標(biāo)志是否被置位來中斷線程的執(zhí)行。比如下面這段代碼：
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public class Test { public static void main(String[] args) throws IOException { Test test = new Test(); MyThread thread = test.new MyThread(); thread.start(); try { Thread.currentThread().sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { } thread.interrupt(); } class MyThread extends Thread{ @Override public void run() { int i = 0; while(!isInterrupted() && i<Integer.MAX_VALUE){ System.out.println(i+" while循環(huán)"); i++; } } }} |
運(yùn)行會發(fā)現(xiàn)，打印若干個(gè)值之后，while循環(huán)就停止打印了。
但是一般情況下不建議通過這種方式來中斷線程，一般會在MyThread類中增加一個(gè)屬性 isStop來標(biāo)志是否結(jié)束while循環(huán)，然后再在while循環(huán)中判斷isStop的值。
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class MyThread extends Thread{ private volatile boolean isStop = false; @Override public void run() { int i = 0; while(!isStop){ i++; } } public void setStop(boolean stop){ this.isStop = stop; } } |
那么就可以在外面通過調(diào)用setStop方法來終止while循環(huán)。
7）stop方法
stop方法已經(jīng)是一個(gè)廢棄的方法，它是一個(gè)不安全的方法。因?yàn)檎{(diào)用stop方法會直接終止run方法的調(diào)用，并且會拋出一個(gè)ThreadDeath錯(cuò)誤，如果線程持有某個(gè)對象鎖的話，會完全釋放鎖，導(dǎo)致對象狀態(tài)不一致。所以stop方法基本是不會被用到的。
8）destroy方法
destroy方法也是廢棄的方法。基本不會被使用到。
以下是關(guān)系到線程屬性的幾個(gè)方法：
1）getId
用來得到線程ID
2）getName和setName
用來得到或者設(shè)置線程名稱。
3）getPriority和setPriority
用來獲取和設(shè)置線程優(yōu)先級。
4）setDaemon和isDaemon
用來設(shè)置線程是否成為守護(hù)線程和判斷線程是否是守護(hù)線程。
守護(hù)線程和用戶線程的區(qū)別在于：守護(hù)線程依賴于創(chuàng)建它的線程，而用戶線程則不依賴。舉個(gè)簡單的例子：如果在main線程中創(chuàng)建了一個(gè)守護(hù)線程，當(dāng)main方法運(yùn)行完畢之后，守護(hù)線程也會隨著消亡。而用戶線程則不會，用戶線程會一直運(yùn)行直到其運(yùn)行完畢。在JVM中，像垃圾收集器線程就是守護(hù)線程。
Thread類有一個(gè)比較常用的靜態(tài)方法currentThread()用來獲取當(dāng)前線程。
在上面已經(jīng)說到了Thread類中的大部分方法，那么Thread類中的方法調(diào)用到底會引起線程狀態(tài)發(fā)生怎樣的變化呢？下面一幅圖就是在上面的圖上進(jìn)行改進(jìn)而來的：
