多线程---线程的状态及常用方法

1. 线程的状态

        在Java程序中，一个线程对象通过调用start()方法启动线程，并且在线程获取CPU时，自动执行run()方法。run()方法执行完毕，代表线程的生命周期结束。

        在整个线程的生命周期中，线程的状态有以下六种：

①New:新建状态，新创建的线程，此时尚未调用start()方法；

②Runnable:运行状态，运行中的线程，已经调用了start()方法，线程正在或者即将调用run()方法；

③Blocked:阻塞状态，运行中的程序在等待竞争锁时，被阻塞，暂不执行；

④Waiting:等待状态，运行中的线程，因为join()等方法，进入等待；

⑤Timed Waiting:计时等待状态，运行中的线程，因为执行sleep(等待时间)或join(等待时间)等方法，进入计时等待；

⑥Terminated:终止状态，线程已经终止，因为run()方法执行完毕

 线程终止的原因有：
○线程正常终止：run()方法执行到return语句返回；
○线程意外终止：run()方法因为未捕获的异常导致线程终止；
○对某个线程的Thread实例调用stop()方法强制终止（不推荐使用）；

2.线程的常用方法

2.1 线程的插队：join( )方法

作用：

        t.join()方法会使当前线程( 主线程 或者调用t.join()的线程 )进入等待池，并等待 线程t 执行完毕后才会被唤醒。此时，并不影响同一时刻处在运行状态的其他线程。

示例：
        myThread.join()被主线程调用，则主线程进入WAITING或者TIMED_WAITING（调用myThread.join(long millis)）等待状态，主线程Main必须等子线程myThread执行完毕后才能继续执行。当子线程myThread执行完毕后，进入TERMINATED终止状态，会自动调用notifyAll()方法，唤醒主线程，主线程重新进入RUNNABLE运行状态，继续执行；

public class Test03_join {private static void printWithThread(String content) {System.out.println("[" + Thread.currentThread().getName() + "线程]" +content);}public static void main(String[] args) {printWithThread("开始执行main方法");Thread myThread = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {printWithThread("我在自定义的线程的run方法里");printWithThread("我马上要休息1秒钟,并让出CPU给别的线程使用.");try {Thread.sleep(1000);printWithThread("已经休息了1秒,又重新获得了CPU");printWithThread("我休息好了,马上就退出了");}catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}});try {myThread.start();printWithThread("我在main方法里面,我要等下面这个线程执行完了才能继续往下执行.");myThread. join();printWithThread("我在main方法里面,马上就要退出了.");}catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}
}

//运行结果：

[main线程]开始执行main方法
[main线程]我在main方法里面,我要等下面这个线程执行完了才能继续往下执行.
[Thread-0线程]我在自定义的线程的run方法里
[Thread-0线程]我马上要休息1秒钟,并让出CPU给别的线程使用.
[Thread-0线程]已经休息了1秒,又重新获得了CPU
[Thread-0线程]我休息好了,马上就退出了
[main线程]我在main方法里面,马上就要退出了.

join( )方法的实现原理

○join()方法的底层是利用wait()方法实现；
○join()方法是一个synchronized同步方法，当主线程调用 线程t.join( )方法时，主线程先获得了 线程t对象 的锁，随后进入join()方法，调用 线程t对象 的wait()方法，使主线程进入了 线程t对象 的等待池；
○等到 线程t 执行完毕之后，线程在TERMINATED终止状态的时候会自动调用自身的notifyAll()方法，来唤醒所有处于等待状态的线程：这个机制在隐藏在native本地方法中，由一个C++实现的方法ensure_join()函数实现。在该函数的尾部，执行了lock.notify_all(thread);，相当于调用了notifyAll()方法。

        综上所述：join()方法实际上是通过调用wait()方法， 来实现同步的效果的。
        例如：A线程中调用了B线程的join()方法，则相当于A线程调用了B线程的wait()方法，在调用了B线程的wait()方法后，A线程就会进入WAITING或者TIMED_WAITING等待状态，因为它相当于放弃了CPU的使用权。
        注意：join(0)的意思不是A线程等待B线程0秒，而是A线程等待B线程无限时间，直到B线程执行完毕：即join(0)=join()；

        join()方法的源代码：

join( )方法和wait( )方法的区别

①定义的类不同

○sleep()方法是Thread类的静态方法

○wait()方法是Object类的方法

②锁的释放不同

○sleep()方法不会释放任何锁，如果一个线程正在执行同步代码块或方法并且调用sleep（）方法，它将继续持有该对象的锁，直到睡眠时间结束；

○wait()方法会释放当前线程持有的锁，允许其他线程访问同步代码块或方法。当线程被唤醒并重新竞争到锁后才能继续执行。

③调用位置不同

sleep()方法可以在任何地方调用,不需要在同步块或方法内;

wait()方法必须在同步块或方法中调用,因为它是 Object类的方法,通常在持有对象锁的情况下调用;

④唤醒机制不同

sleep()方法在指定的时间过后会自动恢复线程的执行;

wait() 方法需要被其他线程调用 notify()或 notifyA11()方法来唤醒,除非使用 wait(long timeout) 指定

超时时间,否则线程会一直等待直到被显式唤醒;

⑤异常抛出不同

sleep() 方法可能会抛出 InterruptedException(如果线程在睡眠期间被中断);

wait() 方法除了会抛出InterruptedException 以外,如果没有在同步代码块中调用,还会抛出 IllegalMonitorStateException

⑥作用目的

sleep()主要用于暂停线程的执行,可以用于定时任务、延迟执行等情况;

wait()主要用于线程间的通信和同步,如生产者消费者模型中等待资源可用或通知其他线程;

⑦sleep()和 wait()的主要区别在于锁的处理、调用环境和唤醒机制。用于线程之间的同步和通信。

sleep() 是一个简单的延时机制,而 wait()则

join( )方法和sleep( )方法的区别

两个方法都可以实现类似"线程等待"的效果，但是仍然有区别；
○join()是通过在内部使用synchronized + wait()方法来实现的，所以join()方法调用结束后，会释放锁；
○sleep()休眠没有结束前，不会释放锁

2.2 线程的中断：interrupt( )方法

        如果线程需要执行一个长时间任务，就可能需要能中断线程。中断线程就是其他线程给该线程发一个信号，该线程收到信号后结束执行run()方法，使得自身线程能立刻结束运行。
例如：假设从网络下载一个100M的文件，如果网速很慢，用户等得不耐烦，就可能在下载过程中点“取消”，这时，程序就需要中断下载线程的执行。
中断一个线程非常简单，只需要在其他线程中对目标线程调用interrupt()方法，目标线程需要反复检测自身状态是否是interrupted状态，如果是，就立刻结束运行。

interrupt( )方法的作用

        interrupt()方法的作用是设置该线程的中断状态为true，线程是死亡、还是等待新的任务或是继续运行至下一步，就取决于中断状态。线程会不时地检测这个中断状态值，以判断线程是否应该被中断（中断状态值是否为true）。

interrupt( )方法的原理

        interrupt()方法只是改变中断状态，不会像stop()中断一个正在运行的线程。支持线程中断的方法（Thread.sleep() 、join()、wait()等方法）就是在监视线程的中断状态，一旦发现线程的中断状态值被置为“true”，就会抛出线程中断的异常InterruptedException，给WAITING或者TIMED_WAITING等待状态的线程发出一个中断信号，线程检查中断标识，就会以退出WAITING或者TIMED_WAITING等待状态。

注意事项：

●线程被Object.wait(), Thread.join()和Thread.sleep()三种方法阻塞或等待，此时调用该线程的interrupt()方法，那么该线程将抛出一个 InterruptedException中断异常，从而提前终结被阻塞状态。
●如果线程没有被阻塞或等待，调用 interrupt()将不起作用，直到执行到wait(),sleep(),join()等方法进入阻塞或等待时，才会抛出 InterruptedException异常；