Java Threadマルチスレッドの包括的な分析

マルチスレッドは Java の非常に重要な知識ポイントです。ここでは、エディターが Java スレッドのマルチスレッドについてまとめますので、ぜひマスターしてください。

1. スレッドのライフ サイクルと 5 つの基本的な状態

Java のスレッドのライフ サイクルに関しては、まず下のより古典的な図を見てください:

上の図は基本的に Java の多くの側面をカバーしています。糸のポイント。上図の各知識ポイントをマスターすれば、基本的に Java でのマルチスレッドをマスターできます。主に以下が含まれます:

Java スレッドには 5 つの基本的な状態があります

新しい状態 (New): スレッド オブジェクトのペアが作成されると、次のような新しい状態になります。 Thread t = new MyThread();状態 (Runnable): スレッド オブジェクトの start() メソッド (t.start();) が呼び出されると、スレッドは準備完了状態になります。準備完了状態のスレッドは、スレッドが準備ができており、いつでも CPU スケジューリングの実行を待機していることを意味します。 : CPU が準備完了状態のスレッドのスケジュールを開始すると、この時点でスレッドは実際に実行可能になります。つまり、実行状態になります。注: 準備完了状態は、実行状態への唯一の入り口です。つまり、スレッドが実行のために実行状態に入りたい場合は、まず準備完了状態 (ブロック) でなければなりません。何らかの理由で実行状態にあるスレッドは、CPU の使用権を一時的に放棄し、実行を停止するため、準備完了状態になるまでブロック状態になる可能性があります。実行状態になるために CPU によって再度呼び出されます。

ブロックのさまざまな理由に応じて、ブロック状態は 3 つのタイプに分類できます。

1. ブロック待機中: 実行状態のスレッドは wait() メソッドを実行して待機ブロック状態に入ります

。

2 .同期ブロッキング -- スレッドが同期ロックの取得に失敗した場合 (ロックが他のスレッドによって占有されているため)、スレッドは同期ブロッキング状態に入ります。

3. スレッドのスリープを呼び出すことにより、同期ブロッキング状態になります。 () または join() または I/O リクエストが発行されると、スレッドはブロッキング状態になります。 sleep() 状態がタイムアウトになるか、join() がスレッドの終了を待つかタイムアウトになるか、I/O 処理が完了すると、スレッドは再び準備完了状態に入ります。

デッド状態 (Dead): スレッドは実行を終了したか、例外により run() メソッドを終了し、スレッドはライフサイクルを終了します。

2. Java マルチスレッドの作成と起動

Java でのスレッドの作成は 3 つの基本的な形式に共通しています

1. Thread クラスを継承し、このクラスの run() メソッドをオーバーライドします。

class MyThread extends Thread {
private int i = ;
@Override
public void run() {
for (i = ; i < ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
}
} 
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
for (int i = ; i < ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
if (i == ) {
Thread myThread = new MyThread(); // 创建一个新的线程 myThread 此线程进入新建状态
Thread myThread = new MyThread(); // 创建一个新的线程 myThread 此线程进入新建状态
myThread.start(); // 调用start()方法使得线程进入就绪状态
myThread.start(); // 调用start()方法使得线程进入就绪状态
}
}
}
}

上に示したように、run() メソッドをオーバーライドして、Thread クラスを継承し、新しいスレッド クラス MyThread を定義します。 run() メソッドのメソッド本体は、スレッドと呼ばれる、スレッドが完了する必要があるタスクを表します。実行本体。このスレッド クラス オブジェクトが作成されると、新しいスレッドが作成され、スレッド新規状態になります。スレッドオブジェクトが参照するstart()メソッドを呼び出すことで、スレッドは実行可能状態になります。このとき、CPUのスケジューリングタイミングによっては、すぐにスレッドが実行されない場合があります。

2. Runnable インターフェースを実装し、インターフェースの run() メソッドを書き換えます。 run() メソッドは、Runnable 実装クラスのインスタンスを作成し、このインスタンスを Thread のターゲットとして使用します。クラスを使用して Thread オブジェクトを作成すると、Thread オブジェクトが実際のスレッド オブジェクトになります。

class MyRunnable implements Runnable {
private int i = ;
@Override
public void run() {
for (i = ; i < ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
}
} 
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
for (int i = ; i < ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
if (i == ) {
Runnable myRunnable = new MyRunnable(); // 创建一个Runnable实现类的对象
Thread thread = new Thread(myRunnable); // 将myRunnable作为Thread target创建新的线程
Thread thread = new Thread(myRunnable);
thread.start(); // 调用start()方法使得线程进入就绪状态
thread.start();
}
}
}
}

新しいスレッドを作成する上記の 2 つの方法は誰もがよく知っていると思いますが、Thread と Runnable の関係は何でしょうか?まずは次の例を見てみましょう。

public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
for (int i = ; i < ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
if (i == ) {
Runnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread thread = new MyThread(myRunnable);
thread.start();
}
}
}
}
class MyRunnable implements Runnable {
private int i = ;
@Override
public void run() {
System.out.println("in MyRunnable run");
for (i = ; i < ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
}
}
class MyThread extends Thread {
private int i = ;
public MyThread(Runnable runnable){
super(runnable);
}
@Override
public void run() {
System.out.println("in MyThread run");
for (i = ; i < ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
}
}

同様に、Runnableインターフェースを実装してスレッドを作成する方法と似ていますが、違いは

Thread thread = new MyThread(myRunnable);

ということで、この方法でスムーズに新しいスレッドを作成できるでしょうか？答えは「はい」です。この時のスレッドの実行本体は、MyRunnableインターフェースのrun()メソッドなのか、MyThreadクラスのrun()メソッドなのか。出力から、スレッドの実行本体が MyThread クラスの run() メソッドであることがわかります。実際、その理由は非常に単純です。Thread クラス自体も Runnable インターフェイスを実装しており、run() メソッドは最初に Runnable インターフェイスで定義されているからです。

public interface Runnable {
public abstract void run();
}

Thread クラスの Runnable インターフェイスの run() メソッドの実装を見てみましょう:

　　@Override
public void run() {
if (target != null) {
target.run();
}
}

つまり、Thread クラスの run() メソッドが実行されると、最初に次のことが決定されます。ターゲットが存在するかどうか、存在する場合は実行します。 ターゲットの run() メソッドは、Runnable インターフェイスを実装し、 run() メソッドをオーバーライドするクラスの run() メソッドです。ただし、上記の例では、ポリモーフィズムの存在により、Thread クラスの run() メソッドはまったく実行されませんが、ランタイム型、つまり MyThread クラスの run() メソッドは直接実行されます。最初に実行されました。

3. Callable インターフェイスと Future インターフェイスを使用してスレッドを作成します。具体的には、Callableインターフェースの実装クラスを作成し、clam()メソッドを実装します。そして、FutureTask クラスを使用して Callable 実装クラスのオブジェクトをラップし、この FutureTask オブジェクトを Thread オブジェクトのターゲットとして使用してスレッドを作成します。

少し複雑に思えますが、例を見れば明らかになるでしょう。

public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
Callable<Integer> myCallable = new MyCallable(); // 创建MyCallable对象
FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<Integer>(myCallable); //使用FutureTask来包装MyCallable对象
for (int i = ; i < ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
if (i == ) {
Thread thread = new Thread(ft); //FutureTask对象作为Thread对象的target创建新的线程
thread.start(); //线程进入到就绪状态
}
}
System.out.println("主线程for循环执行完毕..");
try {
int sum = ft.get(); //取得新创建的新线程中的call()方法返回的结果
System.out.println("sum = " + sum);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
class MyCallable implements Callable<Integer> {
private int i = ;
// 与run()方法不同的是，call()方法具有返回值
@Override
public Integer call() {
int sum = ;
for (; i < ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
sum += i;
}
return sum;
}
}

首先，我们发现，在实现Callable接口中，此时不再是run()方法了，而是call()方法，此call()方法作为线程执行体，同时还具有返回值！在创建新的线程时，是通过FutureTask来包装MyCallable对象，同时作为了Thread对象的target。那么看下FutureTask类的定义：

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
//....
} 
public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
void run();
}

于是，我们发现FutureTask类实际上是同时实现了Runnable和Future接口，由此才使得其具有Future和Runnable双重特性。通过Runnable特性，可以作为Thread对象的target，而Future特性，使得其可以取得新创建线程中的call()方法的返回值。

执行下此程序，我们发现sum = 4950永远都是最后输出的。而“主线程for循环执行完毕..”则很可能是在子线程循环中间输出。由CPU的线程调度机制，我们知道，“主线程for循环执行完毕..”的输出时机是没有任何问题的，那么为什么sum =4950会永远最后输出呢？

原因在于通过ft.get()方法获取子线程call()方法的返回值时，当子线程此方法还未执行完毕，ft.get()方法会一直阻塞，直到call()方法执行完毕才能取到返回值。

上述主要讲解了三种常见的线程创建方式，对于线程的启动而言，都是调用线程对象的start()方法，需要特别注意的是：不能对同一线程对象两次调用start()方法。

三. Java多线程的就绪、运行和死亡状态

就绪状态转换为运行状态：当此线程得到处理器资源；

运行状态转换为就绪状态：当此线程主动调用yield()方法或在运行过程中失去处理器资源。

运行状态转换为死亡状态：当此线程线程执行体执行完毕或发生了异常。

此处需要特别注意的是：当调用线程的yield()方法时，线程从运行状态转换为就绪状态，但接下来CPU调度就绪状态中的哪个线程具有一定的随机性，因此，可能会出现A线程调用了yield()方法后，接下来CPU仍然调度了A线程的情况。

由于实际的业务需要，常常会遇到需要在特定时机终止某一线程的运行，使其进入到死亡状态。目前最通用的做法是设置一boolean型的变量，当条件满足时，使线程执行体快速执行完毕。如：

public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(myRunnable);
for (int i = ; i < ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
if (i == ) {
thread.start();
}
if(i == ){
myRunnable.stopThread();
}
}
}
}
class MyRunnable implements Runnable {
private boolean stop;
@Override
public void run() {
for (int i = ; i < && !stop; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
}
public void stopThread() {
this.stop = true;
}
}

以上所述是小编给大家介绍的Java Thread多线程全面解析，希望对大家有所帮助，如果大家有任何疑问请给我留言，小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对PHP中文网的支持！

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