Java并发编程中，其中一个难点是对线程生命周期的理解，和多种线程控制方法、线程沟通方法的灵活运用。这些方法和概念之间彼此联系紧密，共同构成了Java并发编程基石之一。
Java线程的生命周期
Java线程类定义了New、Runnable、Running Man、Blocked和Dead五种状态。
New
当初始化了一个线程对象之后，线程就进入了New的状态。此时JVM会为其分配堆内存、初始化成员变量的值，获取当前线程为父线程。
Runnable
当调用线程对象的start方法之后，就进入Runnable状态。JVM会为其创建虚拟机栈和程序计数器。此时仅表明线程可以开始运行，但何时运行取决于JVM的线程调度器。
Running
当线程获取到CPU资源的时候，就进入Running状态执行线程方法了。如果线程数大于多处理器的数目，会存在多个线程轮换，尽管多个处理器会同时并行处理几个线程。
线程调度的细节取决于底层平台，当Running的线程调用其yield方法或失去CPU资源的时候，即回到Runnable状态。
Blocked
当发生如下情况，线程会被阻塞/重新进入Runnable状态：
1. 线程调用sleep等可中断方法 ===> sleep方法经过指定时间/其它线程调用了阻塞线程的interrupt方法
2. 线程调用了一个阻塞式IO ===> 调用的阻塞式IO方法返回
3. 试图获取一个正被使用的同步锁 ===> 成功获取同步锁
4. 调用了wait/await方法 ===> 其它线程发出了notify/notifyAll/signal/signalAll
5. 调用了其它线程的join方法，进入阻塞 ===> 调用了join线程的线程执行体完成或死亡
6. 线程调用suspend方法（容易导致死锁，不建议使用） ===> 被调用了resume方法
Dead
当发生如下情况，线程结束
1. 线程执行体完成
2. 抛出未捕获的异常或错误
3. 直接调用stop方法（容易导致死锁，不建议使用）
可通过调用线程对象的isAlive方法，如果处于新建和死亡状态会返回false
线程管理
常用的线程管理包括设置后台线程、设置优先级、join、sleep、yield、以及interrupt
设置后台线程
setDaemon(true)：设置为后台线程
isDaemon()：用于判断指定线程是否为后台线程
设置优先级
setPriority(int priority)：设置优先级
getPriority()：获取优先级
public class ThreadPriority {
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(()->
{
while(true) {
System.out.println("t11111");
}
}, "t1");
t1.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
Thread t2 = new Thread(()->{
while (true) {
System.out.println("t22222");
}
});
t2.setPriority(10);
t1.start();
t2.start();
}
}
join
在某个程序执行流中(如main线程)，调用其它线程的join方法，调用线程(如main线程)将被阻塞，直到被join方法加入的线程执行完为止。
join线程可以理解为把一个问题分为若干小问题由不同的线程处理，在其它线程处理完毕后，再回到运行状态的概念。
public class ThreadJoin {
private static void shortSleep() {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
private static Thread create(int seq) {
return new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "#" + i);
shortSleep();
}
}, String.valueOf(seq));
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
List<Thread> threads = IntStream.range(1, 3).mapToObj(ThreadJoin::create).collect(Collectors.toList());
threads.forEach(Thread::start);
//在main线程中, 依次调用thread的join方法, main会进入阻塞, 等其它线程完成了再行继续
for(Thread thread : threads) {
thread.join();
}
for(int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "#" + i);
shortSleep();
}
}
}
sleep
Thread类的静态方法，用于暂停线程的执行。一般建议使用1.5后新增的TimeUnit类来更好的暂停线程
public class ThreadSleep {
private static void sleep(int ms) {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(ms);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
new Thread(() ->
{
long startTime = System.currentTimeMillis();
sleep(2);
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println(String.format("Total spend %d second", (endTime - startTime)));
}).start();
/*
* Thread sleep times depends on your system
*/
long startTime = System.currentTimeMillis();
sleep(3);
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println(String.format("Main thread total spend %d second", (endTime - startTime)));
}
}
interrupt
interrupt方法，主要是另外一个线程用于打断一个阻塞状态的线程，使其重新进入Runnable状态。如果一个阻塞方法（如sleep、wait）可以被interrupt至Runnable状态，这些方法又叫“可中断方法”。interrupt包括3个方法：
1. void interrupt()
2. static boolean interrupted()
3. boolean isInterrupted()
public class ThreadInterrupt {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread = new Thread() {
public void run() {
while(true) {
try {
/*
* sleep为可中断方法, 因此会擦除interrupt标志;
* 如果注释掉sleep方法, thread收到中断信号后,interrupt标志不会被移除
*/
TimeUnit.MINUTES.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
System.out.printf("I am be interrupted? %s\n", isInterrupted());
}
}
}
};
thread.setDaemon(true);
thread.start();
//确保thread线程启动完毕
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
System.out.printf("I am be interrupted? %s\n", thread.isInterrupted());
//在main线程中, 调用线程对象thread的interrupt()方法, 中断thread线程的sleep阻塞状态.
thread.interrupt();
//确保thread线程进入Runnable并被线程调度器调动
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
System.out.printf("I am be interrupted? %s\n", thread.isInterrupted());
}
}
事实上，在Thread中维护了一个interrupt的flag，它对线程对象的影响在于：
1. 如果一个线程在运行过程中，另外一个线程调用interrupt方法，相当于似得interrupt的flag为true（上面的代码中，注释掉thread线程的sleep代码，可以看到28结果为true）
2. 如果一个线程因为可中断方法而导致的阻塞，另一个线程调用interrupt方法，阻塞线程捕获中断信号，会把interrupt的flag改为false，实现重置。
static boolean interrupted()方法除了判断线程是否中断外，会直接把interrupt的flag变为true。
public class ThreadInterrupted {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread = new Thread(() -> {
while (true) {
if(Thread.interrupted()) {
System.out.println("Yes my interrupt flag has been removed!");
}else {
System.out.println("I am running");
}
}
});
thread.setDaemon(true);
thread.start();
//Main sleep to make sure thread start
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(2);
thread.interrupt();
//以下显示false
System.out.println("Main thread is interrupted? " + Thread.interrupted());
Thread.currentThread().interrupt();
//以下显示true
System.out.println("Main thread is interrupted? " + Thread.currentThread().isInterrupted());
try {
TimeUnit.MINUTES.sleep(2);
} catch (Exception e) {
System.out.println("I am be interrupted!!!!!!");
}
}
}
yield
与sleep方法不同，yield方法只是让当前线程暂停一下，以便线程调度器操作线程调度。该方法不会让线程进入阻塞
public class ThreadYield {
private static Thread create(int index) {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return new Thread(()->
{
if (index == 0) {
Thread.yield();
}
System.out.println(index);
});
}
public static void main(String[] args) {
IntStream.range(0, 2).mapToObj(ThreadYield::create).forEach(Thread::start);
}
}
线程关闭
线程关闭不建议使用stop方法，一般来说，线程关闭分为正常和异常两种情况。本文不讨论线程执行体正常完成退出以及异常抛出这两种情况，就业务逻辑中介绍两种主动关闭线程的方法。
1. 通过捕获interrupt中断信号来关闭线程
public class InterruptThreadExit {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t = new Thread() {
@Override
public void run() {
System.out.println("I will start to work");
//此处通过IsInterrupt或interrupted方法来判断中断状态, 以便控制while循环实现控制线程关闭的目的
while(!interrupted()) {
//System.out.println(isInterrupted());
}
System.out.println(isInterrupted());
System.out.println("I will exit");
}
};
t.start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
System.out.println("ready to send interrupt signal");
t.interrupt();
}
}
2. 通过volatile设置关闭开关
更一般地，可以使用volatile的可见性特点，设置线程控制开关，来控制线程的关闭
/*
* 通过volatile修饰符, 设置开关来控制线程关闭
*/
public class FlagThreadExit { static class MyTask extends Thread{
//使用volatile修饰一个boolean开关变量
private volatile boolean closed = false;
public void run() {
System.out.println("I will start to work");
//通过开变量和中断标识, 以便控制while循环实现控制线程关闭的目的
while(!closed && !interrupted()) {
//working
}
System.out.println("I will exit");
}
//定义用于关闭的close方法, 设置开关变量和调用中断方法
public void close() {
closed = true;
interrupt();
}
} public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MyTask t = new MyTask();
t.start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
System.out.println("use close method");
t.close();
}
}