執行緒最最基礎的知識
Java 多執行緒系列文章第 5 篇。
什麼是執行緒
試想一下沒有執行緒的程式是怎麼樣的？百度網盤在上傳檔案時就無法下載檔案了，得等檔案上傳完成後才能下載檔案。這個我們現在看起來很反人性，因為我們習慣了一個程式同時可以進行執行多個功能，而這些都是執行緒的功勞。
之前的文章 程式知多少 中講到，為了實現多個程式並行執行，引入了程式概念。現在引入執行緒是為了讓一個程式能夠併發執行。
執行緒的組成
執行緒ID：執行緒識別符號。
當前指令指標（PC）：指向要執行的指令。
暫存器集合：儲存單元暫存器的集合。
堆疊：暫時存放資料和地址，一般用來保護斷點和現場。
執行緒與程式區別
執行緒和程式之間的區別，我覺得可以用這個例子來看出兩者的不同，程式就是一棟房子，房子住著 3 個人，執行緒就是住在房子裡的人。程式是一個獨立的個體，有自己的資源，執行緒是在程式裡的，多個執行緒共享著程式的資源。
執行緒狀態
我們看到 Java 原始碼裡面，執行緒狀態的列舉有如下 6 個。
public enum State {
//新建狀態
NEW,//執行狀態
RUNNABLE,//阻塞狀態
BLOCKED,//等待狀態
WAITING,//等待狀態（區別在於這個有等待的時間）
TIMED_WAITING,//終止狀態
TERMINATED;
}
複製程式碼下面給這 6 個狀態一一做下解釋。
NEW：新建狀態。在建立完 Thread ，還沒執行 start() 之前，執行緒的狀態一直是 NEW。可以說這個時候還沒有真正的一個執行緒對映著，只是一個物件。
RUNNABLE：執行狀態。執行緒物件呼叫 start() 之後，就進入 RUNNABLE 狀態，該狀態說明在 JVM 中有一個真實的執行緒存在。
BLOCKED：阻塞狀態。執行緒在等待鎖的釋放，也就是等待獲取 monitor 鎖。
WAITING：等待狀態。執行緒在這個狀態的時候，不會被分配 CPU，而且需要被顯示地喚醒，否則會一直等待下去。
TIMED_WAITING：超時等待狀態。這個狀態的執行緒也一樣不會被分配 CPU，但是它不會無限等待下去，有時間限制，時間一到就停止等待。
TERMINATED：終止狀態。執行緒執行完成結束，但不代表這個物件已經沒有了，物件可能還是存在的，只是執行緒不存在了。
執行緒既然有這麼多個狀態，那肯定就有狀態機，也就是在什麼情況下 A 狀態會變成 B 狀態。下面就來簡單描述一下。
結合下圖，我們 new 出執行緒類的時候，就是 NEW
RUNNABLE 狀態，這時如果觸發等待，則進入了 WAITING 狀態，如果觸發超時等待，則進入 TIMED_WAITING 狀態，當訪問需要同步的資源時，則只有一個執行緒能訪問，其他執行緒就進入 BLOCKED 狀態，當執行緒執行完後，進入 TERMINATED 狀態。
其實在 JVM 中，執行緒是有 9 個狀態，如下所示，有興趣的同學可以深入瞭解一下。
javaClasses.hpp
enum ThreadStatus {
NEW = 0,RUNNABLE = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // runnable / running
JVMTI_THREAD_STATE_RUNNABLE,SLEEPING = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // Thread.sleep()
JVMTI_THREAD_STATE_WAITING +
JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_WITH_TIMEOUT +
JVMTI_THREAD_STATE_SLEEPING,IN_OBJECT_WAIT = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // Object.wait()
JVMTI_THREAD_STATE_WAITING +
JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_INDEFINITELY +
JVMTI_THREAD_STATE_IN_OBJECT_WAIT,IN_OBJECT_WAIT_TIMED = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // Object.wait(long)
JVMTI_THREAD_STATE_WAITING +
JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_WITH_TIMEOUT +
JVMTI_THREAD_STATE_IN_OBJECT_WAIT,PARKED = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // LockSupport.park()
JVMTI_THREAD_STATE_WAITING +
JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_INDEFINITELY +
JVMTI_THREAD_STATE_PARKED,PARKED_TIMED = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // LockSupport.park(long)
JVMTI_THREAD_STATE_WAITING +
JVMTI_THREAD_STATE_WAITING_WITH_TIMEOUT +
JVMTI_THREAD_STATE_PARKED,BLOCKED_ON_MONITOR_ENTER = JVMTI_THREAD_STATE_ALIVE + // (re-)entering a synchronization block
JVMTI_THREAD_STATE_BLOCKED_ON_MONITOR_ENTER,TERMINATED = JVMTI_THREAD_STATE_TERMINATED
};
複製程式碼Java 執行緒實現
下面講一講在 Java 中如何建立一個執行緒。眾所周知，實現 Java 執行緒有 2 種方式：繼承 Thread 類和實現 Runnable 介面。
繼承 Thread 類
繼承 Thread 類，重寫 run() 方法。
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("MyThread");
}
}
複製程式碼實現 Runnable 介面
實現 Runnable 介面，實現 run() 方法。
class MyRunnable implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("MyRunnable");
}
}
複製程式碼這 2 種執行緒的啟動方式也不一樣。MyThread 是一個執行緒類，所以可以直接 new 出一個物件出來，接著呼叫 start() 方法來啟動執行緒；而 MyRunnable 只是一個普通的類，需要 new 出執行緒基類 Thread 物件，將 MyRunnable 物件傳進去。
下面是啟動執行緒的方式。
public class ThreadImpl {
public static void main(String[] args) {
MyThread myThread = new MyThread();
Thread myRunnable = new Thread(new MyRunnable());
System.out.println("main Thread begin");
myThread.start();
myRunnable.start();
System.out.println("main Thread end");
}
}
複製程式碼列印結果如下：
main Thread begin
main Thread end
MyThread
MyRunnable
複製程式碼看這結果，不像咱們之前的序列執行依次列印，主執行緒不會等待子執行緒執行完。
敲重點：不能直接呼叫 run()，直接呼叫 run() 不會建立執行緒，而是主執行緒直接執行 run() 的內容，相當於執行普通函式。這時就是序列執行的。看下面程式碼。
public class ThreadImpl {
public static void main(String[] args) {
MyThread myThread = new MyThread();
Thread myRunnable = new Thread(new MyRunnable());
System.out.println("main Thread begin");
myThread.run();
myRunnable.run();
System.out.println("main Thread end");
}
}
複製程式碼列印結果：
main Thread begin
MyThread
MyRunnable
main Thread end
複製程式碼從結果看出只是序列的，但看不出沒有執行緒，我們看下面例子來驗證直接呼叫 run() 方法沒有建立新的執行緒，使用 VisualVM 工具來觀察執行緒情況。
我們對程式碼做一下修改，加上 Thread.sleep(1000000) 讓它睡眠一段時間，這樣方便用工具檢視執行緒情況。
呼叫 run() 的程式碼：
public class ThreadImpl {
public static void main(String[] args) {
MyThread myThread = new MyThread();
myThread.setName("MyThread");
Thread myRunnable = new Thread(new MyRunnable());
myRunnable.setName("MyRunnable");
System.out.println("main Thread begin");
myThread.run();
myRunnable.run();
System.out.println("main Thread end");
try {
Thread.sleep(1000000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("MyThread");
try {
Thread.sleep(1000000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
class MyRunnable implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("MyRunnable");
try {
Thread.sleep(1000000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
複製程式碼執行結果：
main Thread begin
MyThread
複製程式碼
只打印出 2 句日誌，觀察執行緒時也只看到 main 執行緒，沒有看到 MyThread 和 MyRunnable 執行緒，印證了上面咱們說的：直接呼叫 run() 方法，沒有建立執行緒。
下面我們來看看有
呼叫 start() 的程式碼：
public class ThreadImpl {
public static void main(String[] args) {
MyThread myThread = new MyThread();
myThread.setName("MyThread");
Thread myRunnable = new Thread(new MyRunnable());
myRunnable.setName("MyRunnable");
System.out.println("main Thread begin");
myThread.start();
myRunnable.start();
System.out.println("main Thread end");
try {
Thread.sleep(1000000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
複製程式碼執行結果：
main Thread begin
main Thread end
MyThread
MyRunnable
複製程式碼
所有日誌都打印出來了，並且通過 VisualVM 工具可以看到 MyThread 和 MyRunnable 執行緒。看到了這個結果，切記建立執行緒要呼叫 start() 方法。
今天就先講到這，繼續關注後面的內容。
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