1,線程的生命周期
線程從創(chuàng)建、運(yùn)行到結(jié)束總是處于下面五個(gè)狀態(tài)之一：新建狀態(tài)、就緒狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、阻塞狀態(tài)及死亡狀態(tài)。
1.新建狀態(tài)(New)：
當(dāng)用new操作符創(chuàng)建一個(gè)線程時(shí)， 例如new Thread(r)，線程還沒有開始運(yùn)行，此時(shí)線程處在新建狀態(tài)。 當(dāng)一個(gè)線程處于新生狀態(tài)時(shí)，程序還沒有開始運(yùn)行線程中的代碼
2.就緒狀態(tài)(Runnable)
一個(gè)新創(chuàng)建的線程并不自動開始運(yùn)行，要執(zhí)行線程，必須調(diào)用線程的start()方法。當(dāng)線程對象調(diào)用start()方法即啟動了線程，start()方法創(chuàng)建線程運(yùn)行的系統(tǒng)資源，并調(diào)度線程運(yùn)行run()方法。當(dāng)start()方法返回后，線程就處于就緒狀態(tài)。
處于就緒狀態(tài)的線程并不一定立即運(yùn)行run()方法，線程還必須同其他線程競爭CPU時(shí)間，只有獲得CPU時(shí)間才可以運(yùn)行線程。因?yàn)樵趩?/span>CPU的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，不可能同時(shí)運(yùn)行多個(gè)線程，一個(gè)時(shí)刻僅有一個(gè)線程處于運(yùn)行狀態(tài)。因此此時(shí)可能有多個(gè)線程處于就緒狀態(tài)。對多個(gè)處于就緒狀態(tài)的線程是由Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的線程調(diào)度程序(thread scheduler)來調(diào)度的。
3.運(yùn)行狀態(tài)(Running)
當(dāng)線程獲得CPU時(shí)間后，它才進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，真正開始執(zhí)行run()方法.
4. 阻塞狀態(tài)(Blocked)
線程運(yùn)行過程中，可能由于各種原因進(jìn)入阻塞狀態(tài):
1>線程通過調(diào)用sleep方法進(jìn)入睡眠狀態(tài)；
2>線程調(diào)用一個(gè)在I/O上被阻塞的操作，即該操作在輸入輸出操作完成之前不會返回到它的調(diào)用者；
3>線程試圖得到一個(gè)鎖，而該鎖正被其他線程持有；
4>線程在等待某個(gè)觸發(fā)條件；
......
所謂阻塞狀態(tài)是正在運(yùn)行的線程沒有運(yùn)行結(jié)束，暫時(shí)讓出CPU，這時(shí)其他處于就緒狀態(tài)的線程就可以獲得CPU時(shí)間，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。
5. 死亡狀態(tài)(Dead)
有兩個(gè)原因會導(dǎo)致線程死亡：
1) run方法正常退出而自然死亡，
2) 一個(gè)未捕獲的異常終止了run方法而使線程猝死。
為了確定線程在當(dāng)前是否存活著（就是要么是可運(yùn)行的，要么是被阻塞了），需要使用isAlive方法。如果是可運(yùn)行或被阻塞，這個(gè)方法返回true； 如果線程仍舊是new狀態(tài)且不是可運(yùn)行的， 或者線程死亡了，則返回false.
2, 線程的優(yōu)先級和調(diào)度
Java的每個(gè)線程都有一個(gè)優(yōu)先級，當(dāng)有多個(gè)線程處于就緒狀態(tài)時(shí)，線程調(diào)度程序根據(jù)線程的優(yōu)先級調(diào)度線程運(yùn)行。
可以用下面方法設(shè)置和返回線程的優(yōu)先級。
· public final void setPriority(int newPriority) 設(shè)置線程的優(yōu)先級。
· public final int getPriority() 返回線程的優(yōu)先級。
newPriority為線程的優(yōu)先級，其取值為1到10之間的整數(shù)，也可以使用Thread類定義的常量來設(shè)置線程的優(yōu)先級，這些常量分別為：Thread.MIN_PRIORITY、Thread.NORM_PRIORITY、Thread.MAX_PRIORITY，它們分別對應(yīng)于線程優(yōu)先級的1、5和10，數(shù)值越大優(yōu)先級越高。當(dāng)創(chuàng)建Java線程時(shí)，如果沒有指定它的優(yōu)先級，則它從創(chuàng)建該線程那里繼承優(yōu)先級。
一般來說，只有在當(dāng)前線程停止或由于某種原因被阻塞，較低優(yōu)先級的線程才有機(jī)會運(yùn)行。
前面說過多個(gè)線程可并發(fā)運(yùn)行，然而實(shí)際上并不總是這樣。由于很多計(jì)算機(jī)都是單CPU的，所以一個(gè)時(shí)刻只能有一個(gè)線程運(yùn)行，多個(gè)線程的并發(fā)運(yùn)行只是幻覺。在單CPU機(jī)器上多個(gè)線程的執(zhí)行是按照某種順序執(zhí)行的，這稱為線程的調(diào)度(scheduling)。
大多數(shù)計(jì)算機(jī)僅有一個(gè)CPU，所以線程必須與其他線程共享CPU。多個(gè)線程在單個(gè)CPU是按照某種順序執(zhí)行的。實(shí)際的調(diào)度策略隨系統(tǒng)的不同而不同，通常線程調(diào)度可以采用兩種策略調(diào)度處于就緒狀態(tài)的線程。
(1) 搶占式調(diào)度策略
Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的線程調(diào)度算法是搶占式的 (preemptive)。Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)支持一種簡單的固定優(yōu)先級的調(diào)度算法。如果一個(gè)優(yōu)先級比其他任何處于可運(yùn)行狀態(tài)的線程都高的線程進(jìn)入就緒狀態(tài)，那么運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)就會選擇該線程運(yùn)行。新的優(yōu)先級較高的線程搶占(preempt)了其他線程。但是Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)并不搶占同優(yōu)先級的線程。換句話說，Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)不是分時(shí)的(time-slice)。然而，基于Java Thread類的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可能是支持分時(shí)的，因此編寫代碼時(shí)不要依賴分時(shí)。當(dāng)系統(tǒng)中的處于就緒狀態(tài)的線程都具有相同優(yōu)先級時(shí)，線程調(diào)度程序采用一種簡單的、非搶占式的輪轉(zhuǎn)的調(diào)度順序。
(2) 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度策略
有些系統(tǒng)的線程調(diào)度采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)(round-robin)調(diào)度策略。這種調(diào)度策略是從所有處于就緒狀態(tài)的線程中選擇優(yōu)先級最高的線程分配一定的CPU時(shí)間運(yùn)行。該時(shí)間過后再選擇其他線程運(yùn)行。只有當(dāng)線程運(yùn)行結(jié)束、放棄(yield)CPU或由于某種原因進(jìn)入阻塞狀態(tài)，低優(yōu)先級的線程才有機(jī)會執(zhí)行。如果有兩個(gè)優(yōu)先級相同的線程都在等待CPU，則調(diào)度程序以輪轉(zhuǎn)的方式選擇運(yùn)行的線程。
3. 線程狀態(tài)的改變
一個(gè)線程在其生命周期中可以從一種狀態(tài)改變到另一種狀態(tài)，線程狀態(tài)的變遷如圖所示：
1> 控制線程的啟動和結(jié)束
當(dāng)一個(gè)新建的線程調(diào)用它的start()方法后即進(jìn)入就緒狀態(tài)，處于就緒狀態(tài)的線程被線程調(diào)度程序選中就可以獲得CPU時(shí)間，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，該線程就開始運(yùn)行run()方法。
控制線程的結(jié)束稍微復(fù)雜一點(diǎn)。如果線程的run()方法是一個(gè)確定次數(shù)的循環(huán)，則循環(huán)結(jié)束后，線程運(yùn)行就結(jié)束了，線程對象即進(jìn)入死亡狀態(tài)。如果run()方法是一個(gè)不確定循環(huán)，早期的方法是調(diào)用線程對象的stop()方法，然而由于該方法可能導(dǎo)致線程死鎖，因此從1.1版開始，不推薦使用該方法結(jié)束線程。一般是通過設(shè)置一個(gè)標(biāo)志變量，在程序中改變標(biāo)志變量的值實(shí)現(xiàn)結(jié)束線程。請看下面的例子：
程序 ThreadStop.java
import java.util.*;
class Timer implements Runnable{
boolean flag=true;
public void run(){
while(flag){
System.out.print("\r\t"+new Date()+"
");
try{
Thread.sleep(1000);
}catch(InterruptedException e){}
}
System.out.println("\n"+Thread.currentThread().getName()+" Stop");
}
public void stopRun(){
flag = false;
}
}
public class ThreadStop{
public static void main(String args[]){
Timer timer = new Timer();
Thread thread = new Thread(timer);
thread.setName("Timer");
thread.start();
for(int i=0;i<100;i++){
System.out.print("\r"+i);
try{
Thread.sleep(100);
}catch(InterruptedException e){}
}
timer.stopRun();
}
}
該程序在Timer類中定義了一個(gè)布爾變量flag，同時(shí)定義了一個(gè)stopRun()方法，在其中將該變量設(shè)置為false。在主程序中通過調(diào)用該方法，從而改變該變量的值，使得run()方法的while循環(huán)條件不滿足，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)束線程的運(yùn)行。
說明 在Thread類中除了stop()方法被標(biāo)注為不推薦(deprecated) 使用外，suspend()方法和resume()方法也被標(biāo)明不推薦使用，這兩個(gè)方法原來用作線程的掛起和恢復(fù).
2> 線程阻塞條件
處于運(yùn)行狀態(tài)的線程除了可以進(jìn)入死亡狀態(tài)外，還可能進(jìn)入就緒狀態(tài)和阻塞狀態(tài)。下面分別討論這兩種情況：
(1) 運(yùn)行狀態(tài)到就緒狀態(tài)
處于運(yùn)行狀態(tài)的線程如果調(diào)用了yield()方法，那么它將放棄CPU時(shí)間，使當(dāng)前正在運(yùn)行的線程進(jìn)入就緒狀態(tài)。這時(shí)有幾種可能的情況：如果沒有其他的線程處于就緒狀態(tài)等待運(yùn)行，該線程會立即繼續(xù)運(yùn)行；如果有等待的線程，此時(shí)線程回到就緒狀態(tài)狀態(tài)與其他線程競爭CPU時(shí)間，當(dāng)有比該線程優(yōu)先級高的線程時(shí)，高優(yōu)先級的線程進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)沒有比該線程優(yōu)先級高的線程時(shí)，但有同優(yōu)先級的線程，則由線程調(diào)度程序來決定哪個(gè)線程進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，因此線程調(diào)用yield()方法只能將CPU時(shí)間讓給具有同優(yōu)先級的或高優(yōu)先級的線程而不能讓給低優(yōu)先級的線程。
一般來說，在調(diào)用線程的yield()方法可以使耗時(shí)的線程暫停執(zhí)行一段時(shí)間，使其他線程有執(zhí)行的機(jī)會。
(2) 運(yùn)行狀態(tài)到阻塞狀態(tài)
有多種原因可使當(dāng)前運(yùn)行的線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，進(jìn)入阻塞狀態(tài)的線程當(dāng)相應(yīng)的事件結(jié)束或條件滿足時(shí)進(jìn)入就緒狀態(tài)。使線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)可能有多種原因：
① 線程調(diào)用了sleep()方法，線程進(jìn)入睡眠狀態(tài)，此時(shí)該線程停止執(zhí)行一段時(shí)間。當(dāng)時(shí)間到時(shí)該線程回到就緒狀態(tài)，與其他線程競爭CPU時(shí)間。
Thread類中定義了一個(gè)interrupt()方法。一個(gè)處于睡眠中的線程若調(diào)用了interrupt()方法，該線程立即結(jié)束睡眠進(jìn)入就緒狀態(tài)。
② 如果一個(gè)線程的運(yùn)行需要進(jìn)行I/O操作，比如從鍵盤接收數(shù)據(jù)，這時(shí)程序可能需要等待用戶的輸入，這時(shí)如果該線程一直占用CPU，其他線程就得不到運(yùn)行。這種情況稱為I/O阻塞。這時(shí)該線程就會離開運(yùn)行狀態(tài)而進(jìn)入阻塞狀態(tài)。Java語言的所有I/O方法都具有這種行為。
③ 有時(shí)要求當(dāng)前線程的執(zhí)行在另一個(gè)線程執(zhí)行結(jié)束后再繼續(xù)執(zhí)行，這時(shí)可以調(diào)用join()方法實(shí)現(xiàn)，join()方法有下面三種格式：
· public void join() throws InterruptedException 使當(dāng)前線程暫停執(zhí)行，等待調(diào)用該方法的線程結(jié)束后再執(zhí)行當(dāng)前線程。
· public void join(long millis) throws InterruptedException 最多等待millis毫秒后，當(dāng)前線程繼續(xù)執(zhí)行。
· public void join(long millis, int nanos) throws InterruptedException 可以指定多少毫秒、多少納秒后繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前線程。
上述方法使當(dāng)前線程暫停執(zhí)行，進(jìn)入阻塞狀態(tài)，當(dāng)調(diào)用線程結(jié)束或指定的時(shí)間過后，當(dāng)前線程線程進(jìn)入就緒狀態(tài)，例如執(zhí)行下面代碼：
t.join();
將使當(dāng)前線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，當(dāng)線程t執(zhí)行結(jié)束后，當(dāng)前線程才能繼續(xù)執(zhí)行。
④ 線程調(diào)用了wait()方法，等待某個(gè)條件變量，此時(shí)該線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)。直到被通知(調(diào)用了notify()或notifyAll()方法)結(jié)束等待后，線程回到就緒狀態(tài)。
⑤ 另外如果線程不能獲得對象鎖，也進(jìn)入就緒狀態(tài)。
后兩種情況在下一節(jié)討論。