Java多线程(1) 创建

一.线程的生命周期及五种基本状态

关于Java中线程的生命周期，首先看一下以下这张较为经典的图：

Java线程具有五中基本状态

新建状态（New）：当线程对象对创建后，即进入了新建状态，如：Thread t = new MyThread();

就绪状态（Runnable）：当调用线程对象的start()方法（t.start();）。线程即进入就绪状态。处于就绪状态的线程，仅仅是说明此线程已经做好了准备。随时等待CPU调度运行。并非说运行了t.start()此线程马上就会运行；

执行状态（Running）：当CPU開始调度处于就绪状态的线程时。此时线程才得以真正执行，即进入到执行状态。注：就绪状态是进入到执行状态的唯一入口，也就是说，线程要想进入执行状态执行。首先必须处于就绪状态中；

堵塞状态（Blocked）：处于执行状态中的线程因为某种原因，临时放弃对CPU的使用权。停止执行。此时进入堵塞状态。直到其进入到就绪状态，才 有机会再次被CPU调用以进入到执行状态。

依据堵塞产生的原因不同。堵塞状态又能够分为三种：

1.等待堵塞：执行状态中的线程执行wait()方法。使本线程进入到等待堵塞状态。

2.同步堵塞 -- 线程在获取synchronized同步锁失败(由于锁被其他线程所占用)，它会进入同步堵塞状态；

3.其它堵塞 -- 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时，线程会进入到堵塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完成时。线程又一次转入就绪状态。

【疑问】：锁的持有问题

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

二. Java多线程的创建及启动

Java中线程的创建常见有如三种基本形式

1.继承Thread类。重写该类的run()方法。

class MyThread extends Thread {
    
    private int i = 0;

    @Override
    public void run() {
        for (i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
        }
    }
}

public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            if (i == 30) {
                Thread myThread1 = new MyThread();     // 创建一个新的线程  myThread1  此线程进入新建状态
                Thread myThread2 = new MyThread();     // 创建一个新的线程 myThread2 此线程进入新建状态
                myThread1.start();                     // 调用start()方法使得线程进入就绪状态
                myThread2.start();                     // 调用start()方法使得线程进入就绪状态
            }
        }
    }
}

如上所看到的，继承Thread类，通过重写run()方法定义了一个新的线程类MyThread，当中run()方法的方法体代表了线程须要完毕的任务。称之为线程运行体。当创建此线程类对象时一个新的线程得以创建。并进入到线程新建状态。

通过调用线程对象引用的start()方法，使得该线程进入到就绪状态，此时此线程并不一定会立即得以运行，这取决于CPU调度时机。

2.实现Runnable接口，并重写该接口的run()方法。该run()方法相同是线程运行体，创建Runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread类的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。

class MyRunnable implements Runnable {
    private int i = 0;

    @Override
    public void run() {
        for (i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
        }
    }
}

public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            if (i == 30) {
                Runnable myRunnable = new MyRunnable(); // 创建一个Runnable实现类的对象
                Thread thread1 = new Thread(myRunnable); // 将myRunnable作为Thread target创建新的线程
                Thread thread2 = new Thread(myRunnable);
                thread1.start(); // 调用start()方法使得线程进入就绪状态
                thread2.start();
            }
        }
    }
}

相信以上两种创建新线程的方式大家都非常熟悉了。那么Thread和Runnable之间究竟是什么关系呢？我们首先来看一下以下这个样例。

public interface Runnable {
   
    public abstract void run();
    
}

我们看一下Thread类中对Runnable接口中run()方法的实现：

　　@Override
    public void run() {
        if (target != null) {
            target.run();
        }
    }

也就是说，当运行到Thread类中的run()方法时，会首先推断target是否存在。存在则运行target中的run()方法，也就是实现了Runnable接口并重写了run()方法的类中的run()方法。可是上述给到的列子中，因为多态的存在。根本就没有运行到Thread类中的run()方法，而是直接先运行了运行时类型即MyThread类中的run()方法。

3.使用Callable和Future接口创建线程。详细是创建Callable接口的实现类，并实现clall()方法。

并使用FutureTask类来包装Callable实现类的对象。且以此FutureTask对象作为Thread对象的target来创建线程。

 看着好像有点复杂，直接来看一个样例就清晰了。

public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {

        Callable<Integer> myCallable = new MyCallable();    // 创建MyCallable对象
        FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<Integer>(myCallable); //使用FutureTask来包装MyCallable对象

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            if (i == 30) {
                Thread thread = new Thread(ft);   //FutureTask对象作为Thread对象的target创建新的线程
                thread.start();                      //线程进入到就绪状态
            }
        }

        System.out.println("主线程for循环运行完成..");
        
        try {
            int sum = ft.get();            //取得新创建的新线程中的call()方法返回的结果
            System.out.println("sum = " + sum);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}


class MyCallable implements Callable<Integer> {
    private int i = 0;

    // 与run()方法不同的是。call()方法具有返回值
    @Override
    public Integer call() {
        int sum = 0;
        for (; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            sum += i;
        }
        return sum;
    }

}

首先，我们发现。在实现Callable接口中。此时不再是run()方法了，而是call()方法，此call()方法作为线程运行体，同一时候还具有返回值。在创建新的线程时，是通过FutureTask来包装MyCallable对象，同一时候作为了Thread对象的target。

那么看下FutureTask类的定义：

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
    
    //....
    
}

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
    
    void run();
    
}

于是。我们发现FutureTask类实际上是同一时候实现了Runnable和Future接口，由此才使得其具有Future和Runnable双重特性。通过Runnable特性，能够作为Thread对象的target。而Future特性，使得其能够取得新创建线程中的call()方法的返回值。

运行下此程序。我们发现sum = 4950永远都是最后输出的。

而“主线程for循环运行完成..”则非常可能是在子线程循环中间输出。由CPU的线程调度机制，我们知道，“主线程for循环运行完成..”的输出时机是没有不论什么问题的，那么为什么sum =4950会永远最后输出呢？

原因在于通过ft.get()方法获取子线程call()方法的返回值时。当子线程此方法还未运行完成，ft.get()方法会一直堵塞，直到call()方法运行完成才干取到返回值。

上述主要解说了三种常见的线程创建方式，对于线程的启动而言。都是调用线程对象的start()方法。须要特别注意的是：不能对同一线程对象两次调用start()方法