java執行緒及狀態轉換
執行緒狀態圖
說明： 執行緒共包括以下5種狀態。 1. 新建狀態(New) : 執行緒物件被建立後，就進入了新建狀態。例如，Thread thread = new Thread()。 2. 就緒狀態(Runnable): 也被稱為“可執行狀態”。執行緒物件被建立後，其它執行緒呼叫了該物件的start()方法，從而來啟動該執行緒。例如，thread.start()。處於就緒狀態的執行緒，隨時可能被CPU排程執行。 3. 執行狀態(Running) : 執行緒獲取CPU許可權進行執行。需要注意的是，執行緒只能從就緒狀態進入到執行狀態。 4. 阻塞狀態(Blocked) : 阻塞狀態是執行緒因為某種原因放棄CPU使用權，暫時停止執行。直到執行緒進入就緒狀態，才有機會轉到執行狀態。阻塞的情況分三種： (01) 等待阻塞 -- 通過呼叫執行緒的wait()方法，讓執行緒等待某工作的完成。 (02) 同步阻塞 -- 執行緒在獲取synchronized同步鎖失敗(因為鎖被其它執行緒所佔用)，它會進入同步阻塞狀態。 (03) 其他阻塞 -- 通過呼叫執行緒的sleep()或join()或發出了I/O請求時，執行緒會進入到阻塞狀態。當sleep()狀態超時、join()等待執行緒終止或者超時、或者I/O處理完畢時，執行緒重新轉入就緒狀態。 5. 死亡狀態(Dead)
1. wait(), notify(), notifyAll()等方法介紹
在Object.java中，定義了wait(), notify()和notifyAll()等介面。wait()的作用是讓當前執行緒進入等待狀態，同時，wait()也會讓當前執行緒釋放它所持有的鎖。而notify()和notifyAll()的作用，則是喚醒當前物件上的等待執行緒；notify()是喚醒單個執行緒，而notifyAll()是喚醒所有的執行緒。
Object類中關於等待/喚醒的API詳細資訊如下：notify()
2. 為什麼notify(), wait()等函式定義在Object中，而不是Thread中
Object中的wait(), notify()等函式，和synchronized一樣，會對“物件的同步鎖”進行操作。
wait()會使“當前執行緒”等待，因為執行緒進入等待狀態，所以執行緒應該釋放它鎖持有的“同步鎖”，否則其它執行緒獲取不到該“同步鎖”而無法執行！ OK，執行緒呼叫wait()之後，會釋放它鎖持有的“同步鎖”；而且，根據前面的介紹，我們知道：等待執行緒可以被notify()或notifyAll()喚醒。現在，請思考一個問題：notify()是依據什麼喚醒等待執行緒的？或者說，wait()等待執行緒和notify()之間是通過什麼關聯起來的？答案是：依據“物件的同步鎖”。
負責喚醒等待執行緒的那個執行緒(我們稱為“喚醒執行緒”)，它只有在獲取“該物件的同步鎖”(這裡的同步鎖必須和等待執行緒的同步鎖是同一個)，並且呼叫notify()或notifyAll()方法之後，才能喚醒等待執行緒。雖然，等待執行緒被喚醒；但是，它不能立刻執行，因為喚醒執行緒還持有“該物件的同步鎖”。必須等到喚醒執行緒釋放了“物件的同步鎖”之後，等待執行緒才能獲取到“物件的同步鎖”進而繼續執行。
總之，notify(), wait()依賴於“同步鎖”，而“同步鎖”是物件鎖持有，並且每個物件有且僅有一個！這就是為什麼notify(), wait()等函式定義在Object類，而不是Thread類中的原因。
3. yield()介紹
yield()的作用是讓步。它能讓當前執行緒由“執行狀態”進入到“就緒狀態”，從而讓其它具有相同優先順序的等待執行緒獲取執行權；但是，並不能保證在當前執行緒呼叫yield()之後，其它具有相同優先順序的執行緒就一定能獲得執行權；也有可能是當前執行緒又進入到“執行狀態”繼續執行！
4. yield() 與 wait()的比較
我們知道，wait()的作用是讓當前執行緒由“執行狀態”進入“等待(阻塞)狀態”的同時，也會釋放同步鎖。而yield()的作用是讓步，它也會讓當前執行緒離開“執行狀態”。它們的區別是： (01) wait()是讓執行緒由“執行狀態”進入到“等待(阻塞)狀態”，而不yield()是讓執行緒由“執行狀態”進入到“就緒狀態”。 (02) wait()是會執行緒釋放它所持有物件的同步鎖，而yield()方法不會釋放鎖。
// YieldLockTest.java 的原始碼
public class YieldLockTest{
private static Object obj = new Object();
public static void main(String[] args){
ThreadA t1 = new ThreadA("t1");
ThreadA t2 = new ThreadA("t2");
t1.start();
t2.start();
}
static class ThreadA extends Thread{
public ThreadA(String name){
super(name);
}
public void run(){
// 獲取obj物件的同步鎖
synchronized (obj) {
for(int i=0; i <10; i++){
System.out.printf("%s [%d]:%d\n", this.getName(), this.getPriority(), i);
// i整除4時，呼叫yield
if (i%4 == 0)
Thread.yield();
}
}
}
}
}
(某一次)執行結果：
t1 [5]:0 t1 [5]:1 t1 [5]:2 t1 [5]:3 t1 [5]:4 t1 [5]:5 t1 [5]:6 t1 [5]:7 t1 [5]:8 t1 [5]:9 t2 [5]:0 t2 [5]:1 t2 [5]:2 t2 [5]:3 t2 [5]:4 t2 [5]:5 t2 [5]:6 t2 [5]:7 t2 [5]:8 t2 [5]:9
結果說明： 主執行緒main中啟動了兩個執行緒t1和t2。t1和t2在run()會引用同一個物件的同步鎖，即synchronized(obj)。在t1執行過程中，雖然它會呼叫Thread.yield()；但是，t2是不會獲取cpu執行權的。因為，t1並沒有釋放“obj所持有的同步鎖”！
5. sleep()介紹
sleep() 定義在Thread.java中。 sleep() 的作用是讓當前執行緒休眠，即當前執行緒會從“執行狀態”進入到“休眠(阻塞)狀態”。sleep()會指定休眠時間，執行緒休眠的時間會大於/等於該休眠時間；線上程重新被喚醒時，它會由“阻塞狀態”變成“就緒狀態”，從而等待cpu的排程執行。
6. sleep() 與 wait()的比較
我們知道，wait()的作用是讓當前執行緒由“執行狀態”進入“等待(阻塞)狀態”的同時，也會釋放同步鎖。而sleep()的作用是也是讓當前執行緒由“執行狀態”進入到“休眠(阻塞)狀態”。 但是，wait()會釋放物件的同步鎖，而sleep()則不會釋放鎖。 下面通過示例演示sleep()是不會釋放鎖的。
// SleepLockTest.java的原始碼
public class SleepLockTest{
private static Object obj = new Object();
public static void main(String[] args){
ThreadA t1 = new ThreadA("t1");
ThreadA t2 = new ThreadA("t2");
t1.start();
t2.start();
}
static class ThreadA extends Thread{
public ThreadA(String name){
super(name);
}
public void run(){
// 獲取obj物件的同步鎖
synchronized (obj) {
try {
for(int i=0; i <10; i++){
System.out.printf("%s: %d\n", this.getName(), i);
// i能被4整除時，休眠100毫秒
if (i%4 == 0)
Thread.sleep(100);
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
主執行緒main中啟動了兩個執行緒t1和t2。t1和t2在run()會引用同一個物件的同步鎖，即synchronized(obj)。在t1執行過程中，雖然它會呼叫Thread.sleep(100)；但是，t2是不會獲取cpu執行權的。因為，t1並沒有釋放“obj所持有的同步鎖”！ 注意，若我們註釋掉synchronized (obj)後再次執行該程式，t1和t2是可以相互切換的。