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什么是線程?

要說什么是「線程」，為了解釋這個(gè)概念，我首先要從「進(jìn)程」講起。來看一下「進(jìn)程」的概念：

❝進(jìn)程是指可執(zhí)行程序存放在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器的一個(gè)指令序列，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)執(zhí)行的過程。❞

看到這個(gè)概念后，是不是感覺完全懵了，那我們?cè)撛趺蠢斫饽?我們來想象一下平時(shí)我們使用電腦的一個(gè)場(chǎng)景。

 

我們平時(shí)敲代碼的時(shí)候是不是邊聽音樂邊敲代碼邊用QQ跟女朋友聊天啊(反正我是除了最后一條，前兩天都占了，嗚嗚)。音樂播放器、代碼編輯器、QQ這三個(gè)軟件是同時(shí)運(yùn)行的，這樣我們才能很多事情一起來完成，那么這三個(gè)軟件可以同時(shí)運(yùn)行，就是「進(jìn)程」在起作用。我們可以打開Windows的任務(wù)管理器，Windows的任務(wù)管理器中是可以看到有「進(jìn)程」這么一個(gè)選項(xiàng)卡。

 

打開windows任務(wù)管理器后，我們就能看到當(dāng)前操作系統(tǒng)中所運(yùn)行的所有進(jìn)程了。比如說上圖中我們看到的QQ的進(jìn)程、Google瀏覽器的進(jìn)程等等。而有的軟件可以有多個(gè)進(jìn)程，比如一些殺毒軟件、數(shù)據(jù)庫的軟件等。

其實(shí)早期的操作系統(tǒng)都是單任務(wù)的操作系統(tǒng)，比如QQ，音樂播放器，它們只能單獨(dú)運(yùn)行，一個(gè)運(yùn)行之后，才能下一個(gè)運(yùn)行，比如大家想象一下，你先聽歌曲，聽完歌曲之后你才能在QQ中回復(fù)好友的問題，是不是感覺特別不方便啊。

 

而我們現(xiàn)在的操作系統(tǒng)都是多任務(wù)的操作系統(tǒng)，可以多個(gè)程序同時(shí)運(yùn)行，我們可以邊聽歌邊回復(fù)信息。，這就是我們的進(jìn)程在起作用。

 

言歸正傳，我們現(xiàn)在說一下什么是線程：

❝線程是比進(jìn)程還要小的運(yùn)行單位，一個(gè)進(jìn)程包含多個(gè)線程。❞

比如說一個(gè)程序是由很多行代碼組成的，那么這些代碼中就可以分成很多塊放到不同的線程中，去分別執(zhí)行，所以我們認(rèn)為，「線程相當(dāng)于一個(gè)子程序」。

現(xiàn)在知道「進(jìn)程」和「線程」的概念之后，問題就來了，我們知道，程序的運(yùn)行是靠「CPU」來處理的，那如果你只有一個(gè)「CPU」的情況下，怎么能保證這些程序都能同時(shí)運(yùn)行呢?這里面我們可以想象成把「CPU」的執(zhí)行時(shí)間分成很多的小塊，每一小塊的時(shí)間都是固定的，我們可以把這個(gè)小塊叫「時(shí)間片」，時(shí)間片的時(shí)間可以非常短，比如說一毫秒，那么如果我們有音樂播放器、代碼編輯器、QQ三個(gè)軟件同時(shí)運(yùn)行，那么它們?nèi)齻€(gè)如何去獲取CPU的執(zhí)行時(shí)間呢?這個(gè)其實(shí)是隨機(jī)的，可以這樣考慮，我們的音樂播放器運(yùn)行一毫秒，然后它會(huì)把CPU的使用權(quán)轉(zhuǎn)給代碼編輯器，代碼編輯器運(yùn)行一毫秒將CPU的使用權(quán)轉(zhuǎn)給QQ，那么這些程序就輪流的在很短的時(shí)間內(nèi)使用CPU，對(duì)于CPU來講，這些軟件其實(shí)是輪流運(yùn)行的，但是由于它運(yùn)行的時(shí)間間隔非常的短，作為我們使用者來說，是感覺不到它的變化的，這樣我們就會(huì)認(rèn)為這些軟件都是同時(shí)運(yùn)行的，這就是為什么在只有一個(gè)CPU的情況下，這些軟件能夠同時(shí)運(yùn)行的原因，這個(gè)叫做時(shí)間片的輪轉(zhuǎn)。是通過對(duì)CPU的時(shí)間的輪轉(zhuǎn)來達(dá)到同時(shí)運(yùn)行的效果的。

 

線程的創(chuàng)建

線程創(chuàng)建有兩種方式：

• 第一種：創(chuàng)建一個(gè)Thread類，或者一個(gè)Thread子類的對(duì)象。
• 第二種：創(chuàng)建一個(gè)實(shí)現(xiàn)Runnable接口的類的對(duì)象。

這里面涉及到了一個(gè)Thread類和一個(gè)Runnable接口，我們來了解一下這兩個(gè)系統(tǒng)為我們定義的類和接口都有哪些屬性和方法：

Thread類

Thread是一個(gè)線程類，位于java.lang包下

 

• Thread類的常用方法

 

創(chuàng)建線程案例

通過繼承Thread類的方式創(chuàng)建線程類，重寫run()方法

❝在這我提醒一下，對(duì)于很多初學(xué)者來說總有一個(gè)疑問，為什么它繼承Thread類就是一個(gè)線程了，這個(gè)我們說，Java中很多東西都是人家寫好了我們使用，Java中就是這么為大家規(guī)定的，你只有通過繼承Thread類、實(shí)現(xiàn)Runnable接口這兩種方式得到線程，所以我們按照這種方式做就可以了，這樣就能達(dá)到我們的目的。❞

代碼演示

package com.thread; 
 
class MyThread extends Thread{ 
    @Override 
    public void run() { 
        System.out.println("該線程正在執(zhí)行！"); 
    } 
} 
 
public class ThreadTest { 
    public static void main(String[] args) { 
 
        MyThread mt = new MyThread(); 
        mt.start();//啟動(dòng)線程 
    } 
} 

運(yùn)行結(jié)果

 

❝不知道大家從上面代碼中看出來什么沒有，我來強(qiáng)調(diào)一下，啟動(dòng)線程的時(shí)候，不是調(diào)用run()方法，我們以前學(xué)習(xí)的時(shí)候，執(zhí)行哪部分內(nèi)容就調(diào)用相對(duì)應(yīng)的方法，而在線程中，使用start()方法去啟動(dòng)線程，啟動(dòng)線程、執(zhí)行線程的時(shí)候執(zhí)行的是run()方法里面的代碼，這個(gè)是需要我們注意的。❞

❝同時(shí)，還要注意一個(gè)線程只能執(zhí)行一次，也就是只能調(diào)用一次start()方法❞

package com.thread; 
 
class MyThread extends Thread{ 
    @Override 
    public void run() { 
        System.out.println("該線程正在執(zhí)行！"); 
    } 
} 
 
public class ThreadTest { 
    public static void main(String[] args) { 
 
        MyThread mt = new MyThread(); 
        mt.start();//啟動(dòng)線程 
        mt.start(); 
    } 
} 

 

❝如圖，如果多次調(diào)用start()方法，就會(huì)拋出異常。❞

創(chuàng)建多個(gè)線程案例

package com.thread; 
 
class MyThread extends Thread{ 
 
    public MyThread(String name){ 
        super(name); 
    } 
    @Override 
    public void run() { 
        for (int i=0;i<=10;i++){ 
            System.out.println(getName()+"正在運(yùn)行"); 
        } 
    } 
} 
 
public class ThreadTest { 
    public static void main(String[] args) { 
 
        MyThread mt1 = new MyThread("線程一"); 
        MyThread mt2 = new MyThread("線程二"); 
 
        mt1.start();//啟動(dòng)線程一 
        mt2.start();//啟動(dòng)線程二 
    } 
} 

運(yùn)行結(jié)果

 

❝在上面代碼中我創(chuàng)建了兩個(gè)線程，我們多運(yùn)行幾次，會(huì)發(fā)現(xiàn)每次的運(yùn)行結(jié)果都是不一樣的，從這里我們能體會(huì)到，線程要想去獲得CPU的使用權(quán)，其實(shí)是隨機(jī)的，其結(jié)果會(huì)出現(xiàn)很多種不同的情況。❞

Runnable接口

• 只有一個(gè)方法run()
• Runnable是Java中用以實(shí)現(xiàn)線程的接口
• 任何實(shí)現(xiàn)線程功能的類都必須實(shí)現(xiàn)該接口

創(chuàng)建線程案例

為什么要實(shí)現(xiàn)Runnable接口?

• Java不支持多繼承

❝如果你的Class類已經(jīng)繼承了一個(gè)類，再去繼承Thread類是不可能的，所以這時(shí)候我們需要用接口去實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榻涌诳梢酝瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)接口❞

• 不打算重寫Thread類的其他方法

❝我們知道，我們繼承一個(gè)類，就會(huì)繼承這個(gè)類中的所有方法，但對(duì)于線程來說，其實(shí)我們只需要重寫run()方法就可以，如果不打算重寫Thread類中的其他方法，我們也可以用使用接口的方式。從我們的實(shí)際應(yīng)用來看，使用實(shí)現(xiàn)Runnable接口的方式應(yīng)用更廣泛一些。❞

代碼演示

package com.thread; 
 
class PrintRunnable implements Runnable{ 
 
    @Override 
    public void run() { 
        int i=1; 
 
        while(i<=10){ 
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在運(yùn)行"+(i++)); 
        } 
 
    } 
} 
 
public class RunnableTest { 
    public static void main(String[] args) { 
 
        PrintRunnable pr1 = new PrintRunnable(); 
        Thread t1 = new Thread(pr1); 
        t1.start(); 
 
        PrintRunnable pr2 = new PrintRunnable(); 
        Thread t2 = new Thread(pr2); 
        t2.start(); 
 
    } 
} 

運(yùn)行結(jié)果

 

❝從上面的代碼中，我們發(fā)現(xiàn)，用實(shí)現(xiàn)Runnable接口的形式去創(chuàng)建接口的時(shí)候，我們是三步走，先定義Runnable實(shí)現(xiàn)類的對(duì)象，然后通過它創(chuàng)建線程類的對(duì)象，最后啟動(dòng)線程，所以我們啟動(dòng)線程只能通過Thread類以及它的子類去啟動(dòng)。❞

多個(gè)線程處理同一個(gè)資源的情況

package com.thread; 
 
class PrintRunnable implements Runnable{ 
 
    int i=1; 
 
    @Override 
    public void run() { 
 
        while(i<=10){ 
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在運(yùn)行"+(i++)); 
        } 
 
    } 
} 
 
public class RunnableTest { 
    public static void main(String[] args) { 
 
        PrintRunnable pr = new PrintRunnable(); 
        Thread t1 = new Thread(pr); 
        t1.start(); 
        Thread t2 = new Thread(pr); 
        t2.start(); 
 
    } 
} 

運(yùn)行結(jié)果

 

❝出現(xiàn)上面這種運(yùn)行結(jié)果，原因是run()方法被多個(gè)線程共享，多個(gè)線程也就是Thread類的實(shí)例，也就是pr對(duì)象被t1和t2兩個(gè)Thread類的實(shí)例共享，這適用于多個(gè)線程處理同一個(gè)資源的情。i相當(dāng)于一個(gè)資源，t1和t2共享了這個(gè)資源。❞

線程的狀態(tài)

• 新建(New)
• 可運(yùn)行(Runnable)
• 正在運(yùn)行(Running)
• 阻塞(Blocked)
• 終止(Dead)

❝線程的狀態(tài)首先是「新建狀態(tài)」，創(chuàng)建一個(gè)Thread或者Thread子類的對(duì)象的時(shí)候，線程就進(jìn)入了「新建狀態(tài)」。接下來是「可運(yùn)行狀態(tài)」，當(dāng)已經(jīng)創(chuàng)建好的線程對(duì)象調(diào)用start()方法，這時(shí)候就進(jìn)入了「可運(yùn)行狀態(tài)」，在前面我也說過，線程什么時(shí)候運(yùn)行是由CPU來決定的，只有當(dāng)線程獲取CPU的使用權(quán)的時(shí)候，它才能執(zhí)行。所以這里面，線程調(diào)用start()方法之后，不是馬上進(jìn)入「運(yùn)行狀態(tài)」，而是進(jìn)入「可運(yùn)行狀態(tài)」，這種狀態(tài)也叫「就緒狀態(tài)」，也就是我已經(jīng)準(zhǔn)備好了。接下來就是「正在運(yùn)行狀態(tài)」，一個(gè)處于「可運(yùn)行狀態(tài)」的線程，一旦獲取了CPU的使用權(quán)，就可以立即進(jìn)入「正在運(yùn)行狀態(tài)」，接下來就是「阻塞狀態(tài)」，當(dāng)線程遇到一些干擾的時(shí)候，它將進(jìn)入「阻塞狀態(tài)」，也就是它不再執(zhí)行，后面我在說「生命周期」的時(shí)候也會(huì)詳細(xì)說「如何進(jìn)入阻塞狀態(tài)」，最后是「終止?fàn)顟B(tài)」，這就是線程的五個(gè)狀態(tài)。❞

線程的生命周期

所謂的線程的「生命周期」，就是線程從「創(chuàng)建」到「啟動(dòng)」，直至「運(yùn)行結(jié)束」的這段時(shí)間我們就叫它的「生命周期」。其實(shí)線程的生命周期就是我上面說到的五個(gè)狀態(tài)相互的轉(zhuǎn)換過程，可以通過調(diào)用Thread類的一些相關(guān)方法來影響線程的狀態(tài)，「狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換」就可以構(gòu)成我們最終的「生命周期」了。

首先是「新建狀態(tài)」，只要你創(chuàng)建了一個(gè)Thread或者Thread子類的對(duì)象，你就進(jìn)入了「新建狀態(tài)」，然后通過調(diào)用線程的start()方法去啟動(dòng)線程，進(jìn)入「可運(yùn)行狀態(tài)」，當(dāng)處于「可運(yùn)行狀態(tài)」的線程獲取CPU使用權(quán)后，它將進(jìn)入「正在運(yùn)行狀態(tài)」，如果一旦CPU的使用權(quán)到時(shí)間了，那么線程就會(huì)從「正在運(yùn)行狀態(tài)」重新回到「可運(yùn)行狀態(tài)」，去等待獲取下一次的CPU使用權(quán)，所以這塊從「正在運(yùn)行狀態(tài)」到「可運(yùn)行狀態(tài)」的一個(gè)條件就是「時(shí)間片」用完，還有一個(gè)就是調(diào)用yield()這樣一個(gè)方法，去從「運(yùn)行狀態(tài)」變成「可運(yùn)行狀態(tài)」。

那么再來看一下，「正在運(yùn)行狀態(tài)」到「阻塞狀態(tài)」之間的轉(zhuǎn)換，可以通過調(diào)用Thread類中的一些方法來完成，比如說join()方法、wait()方法、sleep()方法，這些都可以把線程從「正在運(yùn)行狀態(tài)」轉(zhuǎn)換成「阻塞狀態(tài)」，在后面我也會(huì)說到這些方法的使用。還有一種情況就是I/O請(qǐng)求，I是Input,O是Output,就是輸入輸出請(qǐng)求的意思?！缸枞麪顟B(tài)」我們可以看做一個(gè)正在運(yùn)行的線程進(jìn)入了一個(gè)暫停的狀態(tài)，I/O請(qǐng)求需要耗費(fèi)一定的時(shí)間，這時(shí)候就可以讓線程進(jìn)入「阻塞狀態(tài)」，等待I/O請(qǐng)求完成，再繼續(xù)進(jìn)行執(zhí)行。這是「正在運(yùn)行狀態(tài)」到「阻塞狀態(tài)」的轉(zhuǎn)換，反過來，「阻塞狀態(tài)」的線程是不能直接轉(zhuǎn)換成「正在運(yùn)行狀態(tài)」的，因?yàn)槲抑罢f過要獲取CPU的使用權(quán)才能變成「正在運(yùn)行狀態(tài)」。

所以這里「阻塞狀態(tài)」最終會(huì)轉(zhuǎn)換成「可運(yùn)行狀態(tài)」，那么它要滿足什么條件呢?這個(gè)條件和之前說的「正在運(yùn)行狀態(tài)」變成「阻塞狀態(tài)」的條件是對(duì)應(yīng)的，也就是解決這些問題的方法。第一個(gè)是等待調(diào)用join()方法的線程執(zhí)行完畢，第二個(gè)是調(diào)用notify()方法或notifyAll()方法，這兩個(gè)方法其實(shí)是對(duì)應(yīng)wait()方法使用的，也就是調(diào)用wait()方法的線程必須調(diào)用notify()方法或notifyAll()方法才能進(jìn)入「可運(yùn)行狀態(tài)」，這個(gè)我會(huì)在后面說同步的時(shí)候詳細(xì)說。再有就是之前調(diào)用sleep()方法進(jìn)行阻塞的線程，當(dāng)你「休眠超時(shí)」以后，它就會(huì)重新變成「可運(yùn)行狀態(tài)」。最后一點(diǎn)就是I/O請(qǐng)求完成，一旦I/O請(qǐng)求完成，那么線程依然可以回到「可運(yùn)行狀態(tài)」。

最后，我們看到還有一個(gè)狀態(tài)是「終止?fàn)顟B(tài)」，線程什么時(shí)候進(jìn)入「終止?fàn)顟B(tài)」呢?對(duì)于一個(gè)新建的線程來說，如果它去調(diào)用stop()方法，會(huì)進(jìn)入「終止?fàn)顟B(tài)」，同樣，對(duì)于一個(gè)「可運(yùn)行狀態(tài)」的線程和一個(gè)處于「阻塞狀態(tài)」的線程，它們調(diào)用stop()方法也會(huì)進(jìn)入「終止?fàn)顟B(tài)」。在這我提一下，對(duì)于這個(gè)stop()方法，其實(shí)已經(jīng)不建議使用了，因?yàn)镴ava的JDK當(dāng)中會(huì)顯示「版本過期」，不推薦使用了。那么一個(gè)處在「正在運(yùn)行狀態(tài)」的線程如何進(jìn)入「終止?fàn)顟B(tài)」呢?這里有幾種情況，第一種當(dāng)然也是調(diào)用stop()方法，再有就是一個(gè)線程執(zhí)行完畢了以后或者是一個(gè)正在執(zhí)行的線程因?yàn)槟承┰虍惓＝K止了，整個(gè)程序都終止了，它也會(huì)進(jìn)入「終止?fàn)顟B(tài)」，就跟一個(gè)人的生命一樣，從出生，然后長大，最后結(jié)束這樣的一個(gè)過程。

 

 

結(jié)束

講到這，關(guān)于線程的知識(shí)點(diǎn)也講清楚了，從線程的創(chuàng)建到使用，再到線程的狀態(tài)到生命周期，我都用通俗易懂的話語做了解釋，希望能對(duì)讀者朋友們有所幫助。