Javaスレッド(1) - スレッドの状態と属性の詳細説明

オペレーティングシステムでは、タイムシェアリング方式を使用して、CPU上で複数の処理タスクを連続的に切り替えて処理し、並列処理の感覚を与えます。この方式は、オペレーティングシステムではマルチタスクと呼ばれます。マルチタスクは、マルチスレッドの概念を下位レベルで拡張します。これは、プログラムが複数のスレッドを同時に実行することを意味します。このように複数のスレッドを同時に実行できるプログラムをマルチスレッド プログラムと呼びます。

(1) スレッドを作成する

1. スレッド インスタンスを作成する

スレッドのさまざまな状態について説明する代わりに、新しいスレッドの作成方法を直接説明しましょう。

package Thread;/**
 * 
 * @author QuinnNorris
 * 创建线程实例
 */public class NewThread {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {        // TODO Auto-generated method stub

        Runnable r = new Run();        //创建一个类对象
        Thread th = new Thread(r);        //由Runnable创建一个Thread对象
        th.start();        //调用start方法，运行新的线程，即运行的是th中的run方法
    }

}

Runnable インターフェースを実装するクラスである Run を見てみましょう:

package Thread;/**
 * 
 * @author QuinnNorris
 * Run类实现了Runnable接口
 */public class Run implements Runnable {

    @Override
    public void run() {        // TODO Auto-generated method stub
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

スレッドの作成と実行はおそらく次のようになります。最初に Runnable インターフェースを実装するクラスを作成し、Runnable に唯一の run を実装します。このメソッドは、スレッドの開始後に自動的に呼び出されます。次に、メイン クラスで Run クラスのオブジェクトを作成し、このオブジェクトをコンストラクターのパラメーターとして Thread オブジェクトに渡します。次に、Thread オブジェクトのパラメーターを使用して start メソッドを呼び出します。start メソッドは自動的に run メソッドを呼び出します。そしてメソッド内の run ステートメントの実行を開始します。このとき、スレッドが作成され、開始されます。

2.start メソッドと run メソッド

これは新しいスレッドを作成しないため、run メソッドを直接呼び出すことはできませんが、既存のスレッドの途中で呼び出し、start によって作成されることに注意してください。新しいスレッドが作成され、run が自動的に呼び出されます。どのような状況でも、手動で run メソッドを呼び出す必要はありません。
そういえば、API の start メソッドを見てみましょう:

public void start( )
スレッドの実行を開始します
Java 仮想マシンはスレッドの run メソッドを呼び出します。
その結果、現在のスレッド (start メソッドへの呼び出しから戻る) と、もう 1 つのスレッド (run メソッドを実行する) の 2 つのスレッドが同時に実行されます。
スレッドを複数回開始することは違法です。特に、スレッドの実行が終了した場合、再起動することはできません。

3. 実行可能なクラス

スレッドを段階的に作成する方法はすでにわかっていますが、これでは私たちの好奇心を満たすことができません。これらのメソッドに何が含まれているかを確認する必要があります。そしてプロパティ。 Runnable クラスには属性はなく、run メソッドが 1 つだけあります。このインターフェイスは、スレッド経由でインスタンスを実行するクラスによって実装される必要があります。 Thread クラスはさらに複雑です。

(2) Thread クラス

1. Thread クラスは Runnable インターフェースを実装します

したがって、上記の例では、Run クラスは Thread クラスを継承するという自然な書き方を持っています。 Runnable を実装します。これら 2 つの書き方は実際には上記すべてで run メソッドをオーバーライドしています。しかし、面接でよく聞かれるのは、「マルチスレッドを実装する 2 つの方法、スレッドと実行可能のどちらが優れていますか?」ということです。この時点では、Runnable メソッドに応答する必要があります。理由も非常に単純です。継承は 1 つだけですが、Runnable はこのクラスの継承の柔軟性を妨げないインターフェイスです。

2.スレッドコンストラクター

スレッドには多くのコンストラクターがあり、主に4つのパラメーターがあります:

public Thread(ThreadGroup group,Runnable target, String name,long stackSize)

他のコンストラクターはこれら4つのパラメーターの組み合わせであるため、これら4つのパラメーターを見てみましょう 意味:

1. ThreadGroupグループ

ThreadGroupとは、スレッドをまとめて分類・管理できるスレッドグループのことです。スレッドグループの制御および管理とは、スレッドグループ内のスレッドのバッチを同時に制御することを意味します。ユーザーが作成したすべてのスレッドは、指定したスレッド グループに属します。指定したスレッド グループが表示されない場合、そのスレッドはデフォルトのスレッド グループ (つまり、メイン スレッド グループ) に属します。デフォルトでは、子スレッドと親スレッドは同じスレッド グループに属します。スレッドが属するスレッド グループは、スレッドの作成時にのみ指定できます。つまり、スレッドが属するスレッド グループを一度指定すると、そのスレッドが属するスレッド グループを変更することはできません。スレッドが終了するまで変更されません。スレッド グループとスレッド間の構造はツリー構造に似ています。スレッドは自分のスレッド グループの情報にのみアクセスでき、親スレッド グループや他のスレッド グループの情報にはアクセスできません。

2.Runnable target

target は、run メソッドが呼び出されるオブジェクトです。このパラメーターが null の場合、run メソッドは Thread クラスで書き換えられる必要があります。それ以外の場合、Thread クラスの run メソッドは Runnable クラスの run メソッドを呼び出します。

3.文字列名

各スレッドには独自の名前があります。実際、このパラメータがスレッドに名前を付けるために使用されることはほとんどありません。ただし、このパラメータを入力しない場合、スレッドは自動的に新しい名前を生成します。自動的に生成される名前は、「Thread-」+n の形式になります。n は整数です。

4.long stackSize

这是一种具有平台依赖性的参数，stackSize能指定堆栈的大小。 在某些平台上，指定一个较高的 stackSize 参数值可能使线程在抛出 StackOverflowError 之前达到较大的递归深度。stackSize 参数的值与最大递归深度和并发程度之间的关系细节与平台有关。在某些平台上，stackSize 参数的值无论如何不会起任何作用。 作为建议，可以让虚拟机自由处理 stackSize 参数。

Thread中还有很多很多实用的方法，我们在涉及到具体概念的时候再给予介绍。

（三）中断线程

我们既然创建了线程，那么这个线程在什么时候终止呢？有两种情况：

1. 当线程的run方法执行方法体中最后一条语句后，正常退出而自然死亡。

2. 出现了在方法中没有捕获的异常，此时终止run方法，意外死亡。

从这两点中，我们可以看出，其实我们并没有特殊的手段可以人为的去在中间干涉线程的中断（Thread中的stop方法或许有这种作用，但是这个方法已经被废弃，我们不要使用它）。虽然没有强制结束线程的方法，但是我们可以用interrupt方法请求终止线程。要注意“请求”这个词，没有任何语言方面的表述是要求一个被中断的线程应该被终止。我们去用interrupt方法中断一个线程不过是引起他的注意。被中断的线程可以决定如何去响应这个中断的请求。

当对一个线程调用interrupt方法时，线程的中断状态将被置位。这个中断状态是每个线程都有的boolean标志。每个线程都会不时地检查这个布尔值，判断这个线程是否被中断。
我们可以使用：

Thread.currentThread().isIntertrupted()

isInterrupt方法和interrupt很像，它是用来判断线程是否被中断。
我们可以通过interrupt方法来中断一个线程，但是值得注意的是，如果这个线程处于wait和sleep或者在join方法调用过程中，中断线程将会报一个InterruptedException异常，我们可以通过try-catch块来捕获这种异常。

（四）线程状态

线程一共有6种状态，这六种状态不是我们规定的，而是在Thread中的内部嵌套类State中规定的。这六种状态分别是New，Runnable，Blocked，Waiting，Timed waiting，Terminated六种，我们来逐个分析一下这几种状态的含义：

1.New 新创建的线程

这里的创建新的线程真的是仅仅new了一个线程。

new Thread(r);

创建新的线程，是指刚刚new出来的线程，这个线程没有通过start的方法来启动。

2.Runnable 可运行

那么一旦我们调用了start方法，这个线程开始工作。这是他就处于可运行状态，这个可运行状态不只是包含线程运行的时候，线程在中断的时候也被算为可运行状态。一个可运行状态的线程可能在运行也可能没在运行，我们不要因为一个线程在可运行的状态下没运行而急躁，很有可能这个线程的终止只是为了让其他的线程获得机会。

3.Blocked 被阻塞

当一个线程试图去获得一个内部锁时，但这个内部锁被其他的线程持有，这个时候，为了等待去使用这个内部锁，这个线程将会暂时处在被阻塞的状态。当其他线程释放锁的时候，这个线程获得了内部锁，并且从阻塞状态转变为非阻塞状态。

4.Wait 等待

当一个线程等待另一个线程通知调度器一个条件时，这个线程自己进入等待状态。等待状态和阻塞状态很类似，但是他们是存在本质区别的。如果另一个线程通知调度器结束，那么这个线程进行工作，等待状态也随之结束。

5.Timed waiting 计时等待

计时等待和等待是比较相似的，计时等待是表示他有一个超时参数。调用他们导致线程会进入计时等待。这个状态将一直保持到超市期满或者接收到适当的通知。相比较直接的等待，变得更加的安全。

6.Terminated 终止

线程的终止，我们在上面的线程中断中有所提及。线程终止理论上只有两种情况：当线程的run方法执行方法体中最后一条语句后，正常退出而自然死亡。2. 出现了在方法中没有捕获的异常，此时终止run方法，意外死亡。

（五）线程属性

线程中有很多的属性，尽管我在API中只看到一些其中一小部分的字段，但是线程的这种理念，在方法中也有所体现。线程的属性有以下这些：线程优先级，守护线程，处理未捕获异常的处理器。

1.线程优先级

在java中，每个线程都有一个优先级，我们需要知道的是，在没经过特殊处理的时候，所有的线程优先级都是一样的。默认的，我们把优先级分成1到10之间，高优先级的线程会先被操作。说到这里不由得让我们想起了操作系统中的进程优先级，和一些类似老化这样的名词。实际上，java虚拟机也确实是用进程的优先级来类比出线程的优先级，这样做最大的一个问题就在于，每个操作系统对于进程优先级的处理并不相同，java的线程优先级也因此而具有平台变化。实际上，我们不应该把程序的正确性依赖于线程优先级，我们应该尽量少的使用线程优先级。我们在这里介绍了线程优先级，但是我们并不建议去使用它。

2.守护线程

守护线程是指通过：

t.setDaemon(ture); //将线程转换为守护线程

这样的写法，将一个线程转换为守护线程。守护线程的作用是为其他的线程提供服务，如果其他所有的线程都被退出，只剩下守护线程，那么程序也就结束了。没有去单独运行守护线程的必要。比如说其他线程的计时器，我们就可以将它设置为一个守护线程。

3.处理未捕获异常的处理器

run方法不能抛出任何被检查，不被检测的异常会导致线程终止。在这种情况下，线程就死亡了。在这种情况下，我们需要实现一个Thread.UncaughtExceptionHandler。我们可以通过这种方式来知道，真正让我们的run意外死亡的问题在哪里。

（六）总结

在java的并发程序中，我们先了解了这些线程的状态和属性，下面我们就可以来研究关于线程之间同步的问题。如何能几个线程同时运行，让他们之间配合的好。

在操作系统中，我们通过分时的方法在CPU上不断地切换处理多个进程任务，给人并行处理的感觉，这种方法在操作系统中叫做多任务。多任务在较低层次上扩展出多线程的概念，也就是指一个程序同时执行多个线程。这种可以同时运行一个以上的线程的程序，我们叫做多线程程序。

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