Java回顾之多线程
在这篇文章里，我们关注多线程。多线程是一个复杂的话题，包含了很多内容，这篇文章主要关注线程的基本属性、如何创建线程、线程的状态切换以及线程通信，我们把线程同步的话题留到下一篇文章中。 线程是操作系统运行的基本单位，它被封装在进程中，一个进程可以包含多个线程。即使我们不手动创造线程，进程也会有一个默认的线程在运行。 对于JVM来说，当我们编写一个单线程的程序去运行时，JVM中也是有至少两个线程在运行，一个是我们创建的程序，一个是垃圾回收。 线程基本信息 我们可以通过Thread.currentThread()方法获取当前线程的一些信息，并对其进行修改。 我们来看以下代码：按 Ctrl+C 复制代码按 Ctrl+C 复制代码
其中列出的属性说明如下：
[*]GroupName，每个线程都会默认在一个线程组里，我们也可以显式的创建线程组，一个线程组中也可以包含子线程组，这样线程和线程组，就构成了一个树状结构。
[*]Name，每个线程都会有一个名字，如果不显式指定，那么名字的规则是“Thread-xxx”。
[*]Priority，每个线程都会有自己的优先级，JVM对优先级的处理方式是“抢占式”的。当JVM发现优先级高的线程时，马上运行该线程；对于多个优先级相等的线程，JVM对其进行轮询处理。Java的线程优先级从1到10，默认是5，Thread类定义了2个常量：MIN_PRIORITY和MAX_PRIORITY来表示最高和最低优先级。
我们可以看下面的代码，它定义了两个不同优先级的线程：
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从运行结果可以看出，是高优先级线程运行完成后，低优先级线程才运行。
[*]isDaemon，这个属性用来控制父子线程的关系，如果设置为true，当父线程结束后，其下所有子线程也结束，反之，子线程的生命周期不受父线程影响。
我们来看下面的例子：
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上面代码的运行结果，在和删除subThread.setDaemon(true);后对比，可以发现后者运行过程中子线程会完成执行后再结束，而前者中，子线程很快就结束了。
如何创建线程 上面的内容，都是演示默认线程中的一些信息，那么应该如何创建线程呢？在Java中，我们有3种方式可以用来创建线程。 Java中的线程要么继承Thread类，要么实现Runnable接口，我们一一道来。 使用内部类来创建线程 我们可以使用内部类的方式来创建线程，过程是声明一个Thread类型的变量，并重写run方法。示例代码如下：http://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ExpandedBlockStart.gifhttp://common.cnblogs.com/images/copycode.gif
1 public static void createThreadByNestClass() 2 { 3 Thread thread = new Thread() 4 { 5 public void run() 6 { 7 for (int i =0; i < 5; i++) 8 { 9 System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getName() + " is running.");10 }11 System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getName() + " is finished.");12 }13 };14 thread.start();15 }http://common.cnblogs.com/images/copycode.gif
继承Thread以创建线程 我们可以从Thread中派生一个类，重写其run方法，这种方式和上面相似。示例代码如下：http://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ExpandedBlockStart.gifhttp://common.cnblogs.com/images/copycode.gif
1 class MyThread extends Thread 2 { 3 public void run() 4 { 5 for (int i =0; i < 5; i++) 6 { 7 System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getName() + " is running."); 8 } 9 System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getName() + " is finished.");10 }11 }12 13 14 public static void createThreadBySubClass()15 {16 MyThread thread = new MyThread();17 thread.start();18 }http://common.cnblogs.com/images/copycode.gif
实现Runnable接口以创建线程 我们可以定义一个类，使其实现Runnable接口，然后将该类的实例作为构建Thread变量构造函数的参数。示例代码如下：http://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ExpandedBlockStart.gifhttp://common.cnblogs.com/images/copycode.gif
1 class MyRunnable implements Runnable 2 { 3 public void run() 4 { 5 for (int i =0; i < 5; i++) 6 { 7 System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getName() + " is running."); 8 } 9 System.out.println("Thread " + Thread.currentThread().getName() + " is finished.");10 }11 }12 13 14 public static void createThreadByRunnable()15 {16 MyRunnable runnable = new MyRunnable();17 Thread thread = new Thread(runnable);18 thread.start();19 }http://common.cnblogs.com/images/copycode.gif
上述3种方式都可以创建线程，而且从示例代码上看，线程执行的功能是一样的，那么这三种创建方式有什么不同呢？ 这涉及到Java中多线程的运行模式，对于Java来说，多线程在运行时，有“多对象多线程”和“单对象多线程”的区别：
[*]多对象多线程，程序在运行过程中创建多个线程对象，每个对象上运行一个线程。
[*]单对象多线程，程序在运行过程中创建一个线程对象，在其上运行多个线程。
显然，从线程同步和调度的角度来看，多对象多线程要简单一些。上述3种线程创建方式，前两种都属于“多对象多线程”，第三种既可以使用“多对象多线程”，也可以使用“单对象单线程”。 我们来看下面的示例代码，里面会用到Object.notify方法，这个方法会唤醒对象上的一个线程；而Object.notifyAll方法，则会唤醒对象上的所有线程。http://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ExpandedBlockStart.gifhttp://common.cnblogs.com/images/copycode.gif
1 public class NotifySample {2 3 public static void main(String[] args) throws InterruptedException4 {5 notifyTest();6 notifyTest2();7 notifyTest3();8 }9 10 private static void notifyTest() throws InterruptedException 11 { 12 MyThread[] arrThreads = new MyThread; 13 for (int i = 0; i < arrThreads.length; i++) 14 { 15 arrThreads = new MyThread(); 16 arrThreads.id = i; 17 arrThreads.setDaemon(true); 18 arrThreads.start(); 19 } 20 Thread.sleep(500); 21 for (int i = 0; i < arrThreads.length; i++) 22 { 23 synchronized(arrThreads) 24 { 25 arrThreads.notify(); 26 } 27 } 28 } 29 30 private static void notifyTest2() throws InterruptedException 31 { 32 MyRunner[] arrMyRunners = new MyRunner; 33 Thread[] arrThreads = new Thread; 34 for (int i = 0; i < arrThreads.length; i++) 35 { 36 arrMyRunners = new MyRunner(); 37 arrMyRunners.id = i; 38 arrThreads = new Thread(arrMyRunners); 39 arrThreads.setDaemon(true); 40 arrThreads.start(); 41 } 42 Thread.sleep(500); 43 for (int i = 0; i < arrMyRunners.length; i++) 44 { 45 synchronized(arrMyRunners) 46 { 47 arrMyRunners.notify(); 48 } 49 } 50 } 51 52 private static void notifyTest3() throws InterruptedException 53 { 54 MyRunner runner = new MyRunner(); 55 Thread[] arrThreads = new Thread; 56 for (int i = 0; i < arrThreads.length; i++) 57 { 58 arrThreads = new Thread(runner); 59 arrThreads.setDaemon(true); 60 arrThreads.start(); 61 } 62 Thread.sleep(500); 63 64 synchronized(runner) 65 { 66 runner.notifyAll(); 67 } 68 } 69 } 70 71 class MyThread extends Thread 72 { 73 public int id = 0; 74 public void run() 75 { 76 System.out.println("第" + id + "个线程准备休眠5分钟。"); 77 try 78 { 79 synchronized(this) 80 { 81 this.wait(5*60*1000); 82 } 83 } 84 catch(InterruptedException ex) 85 { 86 ex.printStackTrace(); 87 } 88 System.out.println("第" + id + "个线程被唤醒。"); 89 } 90 } 91 92 class MyRunner implements Runnable 93 { 94 public int id = 0; 95 public void run() 96 { 97 System.out.println("第" + id + "个线程准备休眠5分钟。"); 98 try 99 {100 synchronized(this)101 {102 this.wait(5*60*1000);103 }104 }105 catch(InterruptedException ex)106 {107 ex.printStackTrace();108 }109 System.out.println("第" + id + "个线程被唤醒。");110 }111 112 }http://common.cnblogs.com/images/copycode.gif
示例代码中，notifyTest()和notifyTest2()是“多对象多线程”，尽管notifyTest2()中的线程实现了Runnable接口，但是它里面定义Thread数组时，每个元素都使用了一个新的Runnable实例。notifyTest3()属于“单对象多线程”，因为我们只定义了一个Runnable实例，所有的线程都会使用这个实例。 notifyAll方法适用于“单对象多线程”的情景，因为notify方法只会随机唤醒对象上的一个线程。 线程的状态切换 对于线程来讲，从我们创建它一直到线程运行结束，在这个过程中，线程的状态可能是这样的：
[*]创建：已经有Thread实例了， 但是CPU还有为其分配资源和时间片。
[*]就绪：线程已经获得了运行所需的所有资源，只等CPU进行时间调度。
[*]运行：线程位于当前CPU时间片中，正在执行相关逻辑。
[*]休眠：一般是调用Thread.sleep后的状态，这时线程依然持有运行所需的各种资源，但是不会被CPU调度。
[*]挂起：一般是调用Thread.suspend后的状态，和休眠类似，CPU不会调度该线程，不同的是，这种状态下，线程会释放所有资源。
[*]死亡：线程运行结束或者调用了Thread.stop方法。
下面我们来演示如何进行线程状态切换，首先我们会用到下面方法：
[*]Thread()或者Thread(Runnable)：构造线程。
[*]Thread.start：启动线程。
[*]Thread.sleep：将线程切换至休眠状态。
[*]Thread.interrupt：中断线程的执行。
[*]Thread.join：等待某线程结束。
[*]Thread.yield：剥夺线程在CPU上的执行时间片，等待下一次调度。
[*]Object.wait：将Object上所有线程锁定，直到notify方法才继续运行。
[*]Object.notify：随机唤醒Object上的1个线程。
[*]Object.notifyAll：唤醒Object上的所有线程。
下面，就是演示时间啦！！！ 线程等待与唤醒 这里主要使用Object.wait和Object.notify方法，请参见上面的notify实例。需要注意的是，wait和notify都必须针对同一个对象，当我们使用实现Runnable接口的方式来创建线程时，应该是在Runnable对象而非Thread对象上使用这两个方法。 线程的休眠与唤醒http://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ExpandedBlockStart.gifhttp://common.cnblogs.com/images/copycode.gif
1 public class SleepSample { 2 3 public static void main(String[] args) throws InterruptedException 4 { 5 sleepTest(); 6 } 7 8 private static void sleepTest() throws InterruptedException 9 {10 Thread thread = new Thread()11 {12 public void run()13 {14 System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + "将要休眠5分钟。");15 try16 {17 Thread.sleep(5*60*1000);18 }19 catch(InterruptedException ex)20 {21 System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + "休眠被中断。");22 }23 System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + "休眠结束。");24 }25 };26 thread.setDaemon(true);27 thread.start();28 Thread.sleep(500);29 thread.interrupt();30 }31 32 }http://common.cnblogs.com/images/copycode.gif
线程在休眠过程中，我们可以使用Thread.interrupt将其唤醒，这时线程会抛出InterruptedException。 线程的终止 虽然有Thread.stop方法，但该方法是不被推荐使用的，我们可以利用上面休眠与唤醒的机制，让线程在处理IterruptedException时，结束线程。http://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gifThread.interrupt示例
线程的同步等待 当我们在主线程中创建了10个子线程，然后我们期望10个子线程全部结束后，主线程在执行接下来的逻辑，这时，就该Thread.join登场了。http://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ExpandedBlockStart.gifhttp://common.cnblogs.com/images/copycode.gif
1 public class JoinSample { 2 3 public static void main(String[] args) throws InterruptedException 4 { 5 joinTest(); 6 } 7 8 private static void joinTest() throws InterruptedException 9 {10 Thread thread = new Thread()11 {12 public void run()13 {14 try15 {16 for(int i = 0; i < 5; i++)17 {18 System.out.println("线程在运行。");19 Thread.sleep(1000);20 }21 }22 catch(InterruptedException ex)23 {24 ex.printStackTrace();25 }26 }27 };28 thread.setDaemon(true);29 thread.start();30 Thread.sleep(1000);31 thread.join();32 System.out.println("主线程正常结束。");33 }34 }http://common.cnblogs.com/images/copycode.gif
我们可以试着将thread.join();注释或者删除，再次运行程序，就可以发现不同了。 线程间通信 我们知道，一个进程下面的所有线程是共享内存空间的，那么我们如何在不同的线程之间传递消息呢？在回顾 Java I/O时，我们谈到了PipedStream和PipedReader，这里，就是它们发挥作用的地方了。 下面的两个示例，功能完全一样，不同的是一个使用Stream，一个使用Reader/Writer。http://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ExpandedBlockStart.gifhttp://common.cnblogs.com/images/copycode.gif
1 public static void communicationTest() throws IOException, InterruptedException 2 { 3 final PipedOutputStream pos = new PipedOutputStream(); 4 final PipedInputStream pis = new PipedInputStream(pos); 5 6 Thread thread1 = new Thread() 7 { 8 public void run() 9 {10 BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));11 try12 {13 while(true)14 {15 String message = br.readLine();16 pos.write(message.getBytes());17 if (message.equals("end")) break;18 }19 br.close();20 pos.close();21 }22 catch(Exception ex)23 {24 ex.printStackTrace();25 }26 }27 };28 29 Thread thread2 = new Thread()30 {31 public void run()32 {33 byte[] buffer = new byte;34 int bytesRead = 0;35 try36 {37 while((bytesRead = pis.read(buffer, 0, buffer.length)) != -1)38 {39 System.out.println(new String(buffer));40 if (new String(buffer).equals("end")) break;41 buffer = null;42 buffer = new byte;43 }44 pis.close();45 buffer = null;46 }47 catch(Exception ex)48 {49 ex.printStackTrace();50 }51 }52 };53 54 thread1.setDaemon(true);55 thread2.setDaemon(true);56 thread1.start();57 thread2.start();58 thread1.join();59 thread2.join();60 }http://common.cnblogs.com/images/copycode.gif
http://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ExpandedBlockStart.gifhttp://common.cnblogs.com/images/copycode.gif
1 private static void communicationTest2() throws InterruptedException, IOException 2 { 3 final PipedWriter pw = new PipedWriter(); 4 final PipedReader pr = new PipedReader(pw); 5 final BufferedWriter bw = new BufferedWriter(pw); 6 final BufferedReader br = new BufferedReader(pr); 7 8 Thread thread1 = new Thread() 9 {10 public void run()11 {12 13 BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));14 try15 {16 while(true)17 {18 String message = br.readLine();19 bw.write(message);20 bw.newLine();21 bw.flush();22 if (message.equals("end")) break;23 }24 br.close();25 pw.close();26 bw.close();27 }28 catch(Exception ex)29 {30 ex.printStackTrace();31 }32 }33 };34 35 Thread thread2 = new Thread()36 {37 public void run()38 {39 40 String line = null;41 try42 {43 while((line = br.readLine()) != null)44 {45 System.out.println(line);46 if (line.equals("end")) break;47 }48 br.close();49 pr.close();50 }51 catch(Exception ex)52 {53 ex.printStackTrace();54 }55 }56 };57 58 thread1.setDaemon(true);59 thread2.setDaemon(true);60 thread1.start();61 thread2.start();62 thread1.join();63 thread2.join();64 }http://common.cnblogs.com/images/copycode.gif
这篇文章就到这里，我们会在下一篇里，讨论同步的话题。
作者：李胜攀
出处：http://wing011203.cnblogs.com/
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