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Java線程是Java并發(fā)編程的基礎(chǔ)，理解Java線程的生命周期對于編寫高效、穩(wěn)定的并發(fā)程序至關(guān)重要。本文將從兩個角度來介紹Java線程的生命周期，并通過代碼示例進行驗證。
創(chuàng)新互聯(lián)建站是一家專業(yè)提供當(dāng)陽企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),專注與網(wǎng)站建設(shè)、成都做網(wǎng)站、H5響應(yīng)式網(wǎng)站、小程序制作等業(yè)務(wù)。10年已為當(dāng)陽眾多企業(yè)、政府機構(gòu)等服務(wù)。創(chuàng)新互聯(lián)專業(yè)網(wǎng)站制作公司優(yōu)惠進行中。
一、復(fù)習(xí)
在Java中，線程的創(chuàng)建主要通過兩種方式：繼承Thread類或?qū)崿F(xiàn)Runnable接口、Callnablee接口。以下是一個簡單的示例：
1.1 創(chuàng)建線程的方式
1.1.1 創(chuàng)建建方式一：繼承Thread類
步驟：
- 創(chuàng)建自定義類繼承于Thread類，并重寫Thread類的run()方法。該run()方法的方法體就代表了線程要完成的任務(wù)。因此把run()方法稱為執(zhí)行體。
- 創(chuàng)建自定義類（Thread子類）的實例，即創(chuàng)建了線程對象。
- 調(diào)用線程對象的start()方法來啟動該線程。
/**
* Java中創(chuàng)建線程方式一：繼承Thread類
*/
public class ThreadTest extends Thread{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(i);
}
}
public static void main(String[] args) {
ThreadTest threadTest = new ThreadTest();
threadTest.start();
}
}打印結(jié)果：
0
1
2
3
4
5
6
7
8
91.1.2 創(chuàng)建方式二：實現(xiàn)Runnable接口
步驟：
- 創(chuàng)建自定義類實現(xiàn)于Runnable接口，并重寫該接口的run()方法，該run()方法的方法體同樣是該線程的線程執(zhí)行體。
- 創(chuàng)建自定義類（Runnable實現(xiàn)類）的實例，并依此實例作為Thread的target來創(chuàng)建Thread對象，該Thread對象才是真正的線程對象。
- 調(diào)用線程對象的start()方法來啟動該線程。
/**
* Java中創(chuàng)建線程方式二：實現(xiàn)Runnable接口
*/
public class RunnableTest implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 100; i < 110; i++) {
System.out.println(i);
}
}
public static void main(String[] args) {
RunnableTest runnableTest = new RunnableTest();
Thread thread = new Thread(runnableTest);
thread.start();
}
}打印結(jié)果：
100
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103
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106
107
108
1091.1.3 創(chuàng)建方式三：通過Callable和Future創(chuàng)建線程
Callable和Future出現(xiàn)的背景
一般創(chuàng)建線程時，使用上面兩種方式居多。但是這兩種方式都有一個缺陷：在執(zhí)行完任務(wù)之后無法獲取執(zhí)行結(jié)果。
如果需要獲取執(zhí)行結(jié)果，就必須通過共享變量或者使用線程通信的方式來達到效果，這樣使用起來就比較麻煩。
而自從Java 1.5開始，就提供了Callable和Future，通過它們可以在任務(wù)執(zhí)行完畢之后得到任務(wù)執(zhí)行結(jié)果。
Callable和Future簡介
Callable接口可以理解成一段可以調(diào)用并返回結(jié)果的代碼（call方法）;
Future接口表示異步任務(wù)，是還沒有完成的任務(wù)給出的未來結(jié)果。
所以說Callable用于產(chǎn)生結(jié)果，F(xiàn)uture用于獲取結(jié)果。這點可以在源碼里面分析得知。
源碼分析
先看Runnable源碼
Runnable位于java.lang包下，它是一個接口，在它里面聲明了一個方法叫做 run()：
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
public abstract void run();
}由于run()方法返回值為void類型，所以在執(zhí)行完任務(wù)之后無法返回任何結(jié)果。
再看Callable源碼Callable位于java.util.concurrent包下，它也是一個接口，在它里面也只聲明了一個方法，只不過這個方法叫做call()：
@FunctionalInterface
public interface Callable {
V call() throws Exception;
} 可以看到，這是一個泛型接口，call()函數(shù)返回的類型就是傳遞進來的V類型。
Future源碼
Future就是對于具體的Runnable或者Callable任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果進行取消、查詢是否完成、獲取結(jié)果。必要時可以通過get方法獲取執(zhí)行結(jié)果，該方法會阻塞直到任務(wù)返回結(jié)果。為什么這么說呢？看了它的源碼就知道了。
Future類位于java.util.concurrent包下，它也是一個接口
package java.util.concurrent;
public interface Future {
/**
* 取消任務(wù)
*/
boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
/**
* 任務(wù)是否被取消成功
*/
boolean isCancelled();
/**
* 任務(wù)是否已經(jīng)完成
*/
boolean isDone();
/**
* 獲取執(zhí)行結(jié)果
*/
V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
/**
* 獲取執(zhí)行結(jié)果，支持超時
*/
V get(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
} 所以說Future一共給我們提供了三種功能：
- 能夠取消任務(wù)。
- 判斷任務(wù)是否完成。
- 能夠獲取任務(wù)執(zhí)行結(jié)果。
但是因為Future只是一個接口，所以是無法直接用來創(chuàng)建對象使用的，因此就有了下面的FutureTask。
FutureTask實現(xiàn)于RunnableFuture接口，這個接口的定義如下：
public interface RunnableFuture extends Runnable, Future {
void run();
} 可以看到這個接口實現(xiàn)了Runnable和Future接口，接口中的具體實現(xiàn)由FutureTask來實現(xiàn)。這個類的兩個構(gòu)造方法如下 ：
public FutureTask(Callable callable) {
if (callable == null)
throw new NullPointerException();
this.callable = callable;
this.state = NEW; // ensure visibility of callable
}
public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
this.callable = Executors.callable(runnable, result);
this.state = NEW; // ensure visibility of callable
} 如上提供了兩個構(gòu)造函數(shù)，一個以Callable為參數(shù)，另外一個以Runnable為參數(shù)。這些類之間的關(guān)聯(lián)允許你基于FutureTask的Runnable特性（因為它實現(xiàn)了Runnable接口），把任務(wù)寫成Callable，然后封裝進一個由執(zhí)行者調(diào)度并在必要時可以取消的FutureTask。
FutureTask可以由執(zhí)行者調(diào)度，它對外提供的方法基本上就是Future和Runnable接口的組合：get()、cancel、isDone()、isCancelled()和run()，而run()方法通常都是由執(zhí)行者調(diào)用，我們基本上不需要直接調(diào)用它。
通過Callable和Future創(chuàng)建一個線程
步驟:
- 創(chuàng)建自定義類實現(xiàn)于Callable接口，并實現(xiàn)call()方法，該call()方法將作為線程執(zhí)行體，并且有返回值。
- 創(chuàng)建自定義類（Callable實現(xiàn)類）的實例，使用FutureTask類來包裝Callable對象，該FutureTask對象封裝了該Callable對象的call()方法的返回值。
- 使用FutureTask對象作為Thread對象的target創(chuàng)建并啟動新線程。
- 調(diào)用FutureTask對象的get()方法來獲得子線程執(zhí)行結(jié)束后的返回值
示例：
/**
* Java中創(chuàng)建線程方式三：Callable和FutureTask結(jié)合使用
*/
public class CallableTest implements Callable{
@Override
public Object call() throws Exception {
int i = 1000;
for ( ; i < 1010; i++) {
System.out.println(i);
}
return 1111;
}
public static void main(String[] args) {
CallableTest callableTest = new CallableTest();
FutureTask futureTask = new FutureTask(callableTest);
Thread thread = new Thread(futureTask);
thread.start();
try {
System.out.println("Result："+futureTask.get());
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
} 打印結(jié)果：
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1009
Result：11111.2 面試題：Runable接口和Calla
返回值：
- Runnable接口的run()方法沒有返回值，它表示一個沒有返回結(jié)果的任務(wù)。
- Callable接口的call()方法有返回值，可以返回計算結(jié)果。
異常處理：
- Runnable接口的run()方法不能拋出受檢查異常，只能通過捕獲異常并在方法內(nèi)部處理。
- Callable接口的call()方法可以拋出受檢查異常，調(diào)用者需要捕獲并處理異常。
使用方式
- Runnable接口通常用于執(zhí)行沒有返回結(jié)果的任務(wù)，可以通過Thread類的構(gòu)造函數(shù)來創(chuàng)建線程并傳遞一個Runnable對象。
- Callable接口通常用于執(zhí)行有返回結(jié)果的任務(wù)，需要配合ExecutorService接口或Future接口來提交和執(zhí)行任務(wù)。
返回結(jié)果獲取
- Runnable接口沒有提供直接獲取任務(wù)執(zhí)行結(jié)果的方法。
- Callable接口的call()方法返回一個Future對象，通過該對象可以獲取任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果。ble接口的區(qū)別
二、線程池的生命周期
Java線程的狀態(tài)可以被劃分為五種或六種，這主要取決于你從哪個角度來看。在操作系統(tǒng)的傳統(tǒng)線程模型中，線程通常被分為五種狀態(tài)。
2.1 從JVM源代碼看線程周期：
- 初始 (NEW) ：新創(chuàng)建了一個線程對象，但還沒有調(diào)用start ()方法3。
- 運行 (RUNNABLE) ：Java線程中將就緒（ready）和運行中（running）兩種狀態(tài)籠統(tǒng)的稱為“運行”。
- 阻塞 (BLOCKED) ：表示線程阻塞于鎖3。
- 等待 (WAITING) ：進入該狀態(tài)的線程需要等待其他線程做出一些特定動作（通知或中斷）。
- 超時等待 (TIMED_WAITING) ：該狀態(tài)不同于WAITING，它可以在指定的時間后自行返回
- 終止 (TERMINATED) ：表示該線程已經(jīng)執(zhí)行完畢
2.2 從操作系統(tǒng)的層面來看：
- 新建狀態(tài) (New): 線程對象被創(chuàng)建后，就進入了新建狀態(tài)。例如，Thread thread = new Thread ()2。
- 就緒狀態(tài) (Runnable): 也被稱為“可執(zhí)行狀態(tài)”。線程對象被創(chuàng)建后，其它線程調(diào)用了該對象的start ()方法，從而來啟動該線程。例如，thread.start ()。處于就緒狀態(tài)的線程，隨時可能被CPU調(diào)度執(zhí)行2。
- 運行狀態(tài) (Running): 線程獲取CPU權(quán)限進行執(zhí)行。需要注意的是，線程只能從就緒狀態(tài)進入到運行狀態(tài)2。
- 阻塞狀態(tài) (Blocked): 阻塞狀態(tài)是線程因為某種原因放棄CPU使用權(quán)，暫時停止運行。直到線程進入就緒狀態(tài)，才有機會轉(zhuǎn)到運行狀態(tài)。阻塞的情況分三種：等待阻塞、同步阻塞和其他阻塞2。
- 死亡狀態(tài) (Dead): 線程執(zhí)行完了或者因異常退出了run ()方法，該線程結(jié)束生命周期2。
總結(jié)
操作系統(tǒng)層面的五種線程狀態(tài)和JVM的六種線程狀態(tài)是兩個不同層次的概念，它們之間并不是一一對應(yīng)的關(guān)系。
JVM并不關(guān)心操作系統(tǒng)線程的實際狀態(tài)，從JVM看來，等待CPU使用權(quán)（操作系統(tǒng)狀態(tài)為可運行態(tài)）與等待I/O（操作系統(tǒng)處于等待狀態(tài)）沒有區(qū)別，都是在等待某種資源，所以都歸入RUNNABLE狀態(tài)。因此，操作系統(tǒng)層面的線程狀態(tài)并不直接影響JVM的線程狀態(tài)。
這兩者的主要區(qū)別在于它們關(guān)注的焦點不同：操作系統(tǒng)更關(guān)注線程對CPU和I/O資源的使用，而JVM更關(guān)注線程在Java程序中的行為。
在「JDK1.2之后」，Java線程模型已經(jīng)確定了基于操作系統(tǒng)原生線程模型實現(xiàn)。因此，目前或者今后的JDK版本中，操作系統(tǒng)支持怎么樣的線程模型，在很大程度上決定了Java虛擬機的線程如何映射，這一點在不同的平臺上沒有辦法達成一致，虛擬機規(guī)范中也未限定Java線程需要使用哪種線程模型來實現(xiàn)。線程模型只對線程的并發(fā)規(guī)模和操作成本產(chǎn)生影響，對于Java程序來說，這些差異是透明的。
對應(yīng)Oracle Sun JDK或者說Oracle Sun JVM而言，它的Windows版本和Linux版本都是使用「一對一的線程模型」實現(xiàn)的。
一對一的線程模型也就是一條Java線程就映射到一條輕量級進程（「Light Weight Process」）中，而一條輕量級線程又映射到一條內(nèi)核線程（「Kernel-Level Thread」）。我們平時所說的線程，往往就是指輕量級進程（或者通俗來說我們平時新建的java.lang.Thread就是輕量級進程實例的一個"句柄"，因為一個java.lang.Thread實例會對應(yīng)JVM里面的一個JavaThread實例，而JVM里面的JavaThread就應(yīng)該理解為輕量級進程）。推算這個線程映射關(guān)系，可以知道，我們在應(yīng)用程序中創(chuàng)建或者操作的java.lang.Thread實例最終會映射到系統(tǒng)的內(nèi)核線程，如果我們惡意或者實驗性無限創(chuàng)建java.lang.Thread實例，最終會影響系統(tǒng)的正常運行甚至導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰（可以在Windows開發(fā)環(huán)境中做實驗，確保內(nèi)存足夠的情況下使用死循環(huán)創(chuàng)建和運行java.lang.Thread實例）。
新聞標(biāo)題：為什么有些人說Java線程五種狀態(tài)，有些人說六種？
新聞來源：http://www.dlmjj.cn/article/dhijecg.html
