本文参考自Java高并发编程详解
1、创建并启动一个线程
下面是不添加线程的程序代码。
package concurrent.chapter01; import java.util.concurrent.TimeUnit; public class TryConcurrency { public static void main(String[] args) { browseNews(); enjoyMusic(); } private static void browseNews() { while(true) { System.out.println("Uh-huh,the good news."); sleep(1); } } private static void enjoyMusic() { while(true) { System.out.println("Uh-huh,the nice music"); sleep(1); } } private static void sleep(int i) { try { TimeUnit.SECONDS.sleep(i); }catch (Exception e) { } } }
运行结果如下：
程序永远不会执行第二个方法。因此我们需要使用线程。
这里通过匿名内部类的方式创建线程，并且重写其中的run方法，使程序交互运行。
package concurrent.chapter01; import java.util.concurrent.TimeUnit; public class TryConcurrency { public static void main(String[] args) { new Thread() { @Override public void run() { enjoyMusic(); } }.start(); browseNews(); } private static void browseNews() { while(true) { System.out.println("Uh-huh,the good news."); sleep(1); } } private static void enjoyMusic() { while(true) { System.out.println("Uh-huh,the nice music"); sleep(1); } } private static void sleep(int i) { try { TimeUnit.SECONDS.sleep(i); }catch (Exception e) { } } }
运行结果如下：
注意：
1、创建一个线程，需要重写Thread中的run方法，Override的注解是重写的标识，然后将enjoyMusic交给他执行。
2、启动新的线程需要重写Thread的start方法，才代表派生了一个新的线程，否则Thread和其他普通的Java对象并无区别，start放法是一个立即返回方法，并不会让程序陷入阻塞。
如果使用Lambda表达式改造上面的代码，那么代码会变得更简洁。
public static void main(String[] args) { new Thread(TryConcurrency::enjoyMusic).start(); browseNews(); }
2、线程的创建与结束生命周期。
1、线程的new状态。
当我们用关键字new创建一个Thread对象时，此时他并不处于执行状态，因为没用start启动该线程，那么线程的状态为NEW状态，准确的说，它只是Thread对象的状态，因为在没用start之前，该线程根本不存在，与你用new创建一个普通的Java对象没什么区别。
2、线程的RUNNABLE状态
线程对象进入RUNNABLE状态必须调用start方法，那么此时才是真正地在JVM中创建了一个线程，线程一经启动就可以立即执行吗？答案是否定的，线程的运行与否和进程一样都要听令于CPU的调度，那么我们把这个中间状态成为可执行状态，也就是说它具备执行的资格，但是并没有真正地执行起来，而是等待CPU的调度。
3、线程的RUNNING状态
一旦CPU通过轮询或者其他方式从任务可执行队列中选中了线程，那么此时它才能真正的执行自己的逻辑代码，需要说明一点是一个正在RUNNING状态的线程事实上也是RUNNABLE的，但是反过来则不成立。
在该状态中，线程的状态可以发生如下的状态转换。
- 直接进入TERMINATED状态，比如调用JDK已经不推荐使用的stop方法或者判断某个逻辑标识。
- 进入BLOCKED状态，比如调用了sleep，或者wait方法而加入了waitSet中。
- 进行某个阻塞的IO操作，比如因网络数据的读写而进入了BLOCKED状态。
- 获取某个锁资源，从而加入到该锁的阻塞队列中而进入了BLOCKED状态。
- 由于CPU的调度器轮询使该线程放弃执行，进入RUNNABLE状态。
- 线程主动调用yield方法，放弃CPU执行权，进入RUNNABLE状态。
4、线程的BLOCKED状态
BLOCKED为线程阻塞时的状态，它能进入以下几个状态：
- 直接进入TERMINATED状态，比如调用JDK已经不推荐使用的stop方法或者JVMCrash
- 线程阻塞的操作结束，比如读取了想要的数据字节进入到RUNNABLE状态。
- 线程完成了指定时间的休眠，进入到了RUNNABLE状态
- Wait中的线程被其他线程notify/notifyall唤醒，进入RUNNABLE状态。
- 线程获取到了某个锁资源，进入RUNNABLE状态。
- 线程在阻塞过程中被打断，比如其他线程调用了interrupt方法，进入RUNNABLE状态。
5、线程的TERMINATED状态
TERMINATED是一个线程的最终状态，在该状态中，线程将不会切换到其他任何状态，线程进入Terminated状态意味着整个线程的生命周期结束了，下列情况将会使线程进入Terminated状态。
- 线程运行正常结束，结束生命周期。
- 线程运行出错意外结束
- JVM崩溃，导致所有的线程都结束。
3、线程的start方法是什么？
首先：Thread start源码如下：
public synchronized void start() { /** * This method is not invoked for the main method thread or "system" * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added * to this method in the future may have to also be added to the VM. * * A zero status value corresponds to state "NEW". */ if (threadStatus != 0) throw new IllegalThreadStateException(); /* Notify the group that this thread is about to be started * so that it can be added to the group's list of threads * and the group's unstarted count can be decremented. */ group.add(this); boolean started = false; try { start0(); started = true; } finally { try { if (!started) { group.threadStartFailed(this); } } catch (Throwable ignore) { /* do nothing. If start0 threw a Throwable then it will be passed up the call stack */ } } } private native void start0();
start方法的源码足够简单，其实最核心的部分是start0这个本地方法，也就是JNI方法；
也就是说在start方法中会调用start0方法，那么重写的那个run方法何时被调用了呢？
实际上在开始执行这个线程的时候，JVM将会调用该线程的run方法，换言之，run方法是被JNI方法start0调用的，仔细阅读start的源码将会总结出如下几个知识要点。
- Thread被构造后的NEW状态，实际上threadStatus这个内部属性为0.
- 不能俩次启动Thread，否则就会出现IllegalThreadStateException异常。
- 线程启动后会被加入到一个ThreadGroup中。
- 一个线程生命周期的结束也就是到了terminated再次调用start方法是不允许的，也就是说Terminated状态是没有办法回到runnable状态的。
如执行以下代码：
import java.util.concurrent.TimeUnit; public class A { public static void main(String[] args) { Thread thread = new Thread() { @Override public void run() { try { TimeUnit.SECONDS.sleep(10); }catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }; thread.start(); thread.start(); } }
此时程序就会抛出
当我们改下代码，也就是生命周期结束后，再重新调用时。
import java.util.concurrent.TimeUnit; public class A { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread thread = new Thread() { @Override public void run() { try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); }catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }; thread.start(); TimeUnit.SECONDS.sleep(5); thread.start(); } }
我们会发现程序同样会抛出illegalThread异常。
注意：程序虽然同样会抛出异常，但是这俩个异常是有本质区别的。
- 第一个是因为重复启动，只是第二次启动时不允许的，但是此时线程是处于运行状态的。
- 第二次企图重新激活也抛出了非法状态的异常，但是此时没有线程，因为该线程的生命周期已经被终结。
通过以上分析我们不难看出，线程真正的执行逻辑是在run方法中，通常我们会把run方法成为线程的执行单元。
如果我们没有重写run，那run就是个空方法。
Thread的run和start是一个比较经典的模板设计模式，父类编写算法结构代码，子类实现逻辑细节，下面是一个简单的模板设计模式。
package concurrent.chapter01; public class TemplateMethod { public final void print(String message) { System.out.println("###"); wrapPrint(message); System.out.println("###"); } protected void wrapPrint(String message) { } public static void main(String[] args) { TemplateMethod t1 = new TemplateMethod() { @Override protected void wrapPrint(String message) { System.out.println("*"+message+"*"); } }; t1.print("Hello Thread"); TemplateMethod t2 = new TemplateMethod() { @Override protected void wrapPrint(String message) { System.out.println("+"+message+"+"); } }; t2.print("Hello Thread"); } }
运行结果如下：
4、下面是一个模拟营业大厅叫号机的程序
假设共有4台出号机，这就意味着有4个线程在工作，下面我们用程序模拟一下叫号的过程，约定当天最多受理50笔业务，也就是说号码最多可以出到50
代码如下：
package concurrent.chapter01; public class TicketWindow extends Thread{ private final String name; private static final int MAX = 50; private int index = 1; public TicketWindow(String name) { this.name=name; } @Override public void run() { while(index<=MAX) { System.out.println("柜台："+name+" 当前号码是:"+(index++)); } } public static void main(String[] args) { TicketWindow t1 = new TicketWindow("一号初号机"); t1.start(); TicketWindow t2 = new TicketWindow("二号初号机"); t2.start(); TicketWindow t3 = new TicketWindow("三号初号机"); t3.start(); TicketWindow t4 = new TicketWindow("四号初号机"); t4.start(); } }
运行结果如下：
显然这不是我们想看到的。如何改进呢？
这里我将index设置为staic变量
貌似有了改善。但是会出现线程安全问题。
所以Java提供了一个接口：Runnable专门用于解决该问题，将线程和业务逻辑的运行彻底分离开。
5、Runnable接口的引入及策略模式
Runnalbe接口非常简单，只是定义了一个无参数无返回值的run方法，具体代码如下：
public interface Runnable{ void run(); }
在很多书中，都会说，创建线程有俩种方式，第一种是构造一个Thread，第二种是实现Runnable接口，这种说法是错误的，最起码是不严谨的，在JDK中，代表线程的就只有Thread这个类，我们在前面分析过，线程的执行单元就是run方法，你可以通过继承Thread然后重写run方法实现自己的业务逻辑，也可以实现Runnable接口实现自己的业务逻辑，代码如下：
@override public void run(){ if(target!=null){ target.run(); } }
上面的代码段是Thread run方法的源码，我们从中可以去理解，创建线程只有一种方式，那就是构造Thread类，而实现线程的执行单元则有俩种方式，第一种是重写Thread的run方法，第二种是实现Runnable接口的run方法，并将Runnable实例用作构造Thread的参数。
策略模式
其实无论是Runnable的run方法还是，Thread本身的run方法都说想将线程的控制本身和业务逻辑的运行分离开，达到职责分明，功能单一的原则，这一点与GoF设计模式中的策略设计模式很相近。
以JDBC来举例子：
package concurrent.chapter01; import java.sql.ResultSet; public interface RowHandler <T>{ T handle(ResultSet set); }
rowhandler接口只负责对从数据库中查询出来的结果集进行操作，至于最终返回成什么样的数据结构，需要自己去实现，类似于Runnable接口。
package concurrent.chapter01; import java.sql.Connection; import java.sql.PreparedStatement; import java.sql.ResultSet; import java.sql.SQLException; public class RecordQuery { private final Connection connection; public RecordQuery(Connection connection) { this.connection = connection; } public<T> T query(RowHandler<T> handler,String sql,Object... params) throws SQLException{ try(PreparedStatement stmt = connection.prepareStatement(sql)){ int index = 1; for(Object param:params) { stmt.setObject(index++,param); } ResultSet resultSet = stmt.executeQuery(); return handler.handle(resultSet); } } }
上面的代码的好处就是可以用Query方法应对任何数据库的查询，返回结果的不同只会因为你传入RowHandler的不同而不同，同样RecodeQuery只负责数据的获取，而RowHanlder则只负责数据的加工，职责分明，每个类均功能单一。
重写Thread类的run方法和实现Runnable接口的run方法是不能共享的，也就是说A线程不能把B线程的run方法当作自己的执行单元，而使用Runnable接口则很容易就能实现这一点即使用同一个Runnable的实例构造不同的实例。
如果不明白的话，看下面的代码。
package concurrent.chapter01; public class TicketWindowRunnable implements Runnable{ private int index = -1; private final static int MAX = 50; @Override public void run() { while(index<=MAX) { System.out.println(Thread.currentThread()+" 的号码是："+(index++)); try { Thread.sleep(100); }catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } public static void main(String[] args) { final TicketWindowRunnable task = new TicketWindowRunnable(); Thread WindowThread1 = new Thread(task,"一号窗口"); Thread WindowThread2 = new Thread(task,"二号窗口"); Thread WindowThread3 = new Thread(task,"三号窗口"); Thread WindowThread4 = new Thread(task,"四号窗口"); WindowThread1.start(); WindowThread2.start(); WindowThread3.start(); WindowThread4.start(); } }
运行结果如下：
惊不惊喜？
上面并没有对index进行static进行修饰，但是和上面被static修饰的是一个效果。原因是我们每次操作的都是同一个对象即task。