Java中線程狀態和等待喚醒機制和線程池的實現方法

這篇文章將為大家詳細講解有關Java中線程狀態和等待喚醒機制和線程池的實現方法，小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

1.概念

線程一共有6中狀態，相互之間可以互相轉換。

等待喚醒案例（線程之間的通信）

實現:

等待喚醒案例:線程之間的通信
創建一個顧客線程(消費者):告知老板要的包子的種類和數量,調用wait方法,放棄cpu的執行,進入到WAITING狀態(無限等待)
創建一個老板線程(生產者):花了5秒做包子,做好包子之后,調用notify方法,喚醒顧客吃包子

注意:
顧客和老板線程必須使用同步代碼塊包裹起來,保證等待和喚醒只能有一個在執行
同步使用的鎖對象必須保證唯一
只有鎖對象才能調用wait和notify方法

Obejct類中的方法
void wait()
在其他線程調用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前，導致當前線程等待。
void notify()
喚醒在此對象監視器上等待的單個線程。
會繼續執行wait方法之后的代碼

進入到TimeWaiting(計時等待)有兩種方式
1.使用sleep(long m)方法,在毫秒值結束之后,線程睡醒進入到Runnable/Blocked狀態
2.使用wait(long m)方法,wait方法如果在毫秒值結束之后,還沒有被notify喚醒,就會自動醒來,線程睡醒進入到Runnable/Blocked狀態

喚醒的方法:
void notify() 喚醒在此對象監視器上等待的單個線程。
void notifyAll() 喚醒在此對象監視器上等待的所有線程。

public static void main(String[] args) {
  //創建鎖對象,保證唯一
  final Object obj = new Object();
  // 創建一個顧客線程(消費者)
  new Thread(){
    @Override
    public void run() {
      //一直等著買包子
      while(true){
        //保證等待和喚醒的線程只能有一個執行,需要使用同步技術
        synchronized (obj){
          System.out.println("顧客1告知老板要的包子的種類和數量");
          //調用wait方法,放棄cpu的執行,進入到WAITING狀態(無限等待)
          try {
            obj.wait();
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
          //喚醒之后執行的代碼
          System.out.println("包子已經做好了,顧客1開吃!");
          System.out.println("---------------------------------------");
        }
      }
    }
  }.start();

  // 創建一個顧客線程(消費者)
  new Thread(){
    @Override
    public void run() {
      //一直等著買包子
      while(true){
        //保證等待和喚醒的線程只能有一個執行,需要使用同步技術
        synchronized (obj){
          System.out.println("顧客2告知老板要的包子的種類和數量");
          //調用wait方法,放棄cpu的執行,進入到WAITING狀態(無限等待)
          try {
            obj.wait();
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
          //喚醒之后執行的代碼
          System.out.println("包子已經做好了,顧客2開吃!");
          System.out.println("---------------------------------------");
        }
      }
    }
  }.start();

  //創建一個老板線程(生產者)
  new Thread(){
    @Override
    public void run() {
      //一直做包子
      while (true){
        //花了5秒做包子
        try {
          Thread.sleep(5000);//花5秒鐘做包子
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }

        //保證等待和喚醒的線程只能有一個執行,需要使用同步技術
        synchronized (obj){
          System.out.println("老板5秒鐘之后做好包子,告知顧客,可以吃包子了");
          //做好包子之后,調用notify方法,喚醒顧客吃包子
          //obj.notify();//如果有多個等待線程,隨機喚醒一個
          obj.notifyAll();//喚醒所有等待的線程
        }
      }
    }
  }.start();
}

2.等待喚醒機制

就是在一個線程進行了規定操作后，就進入等待狀態（wait()）， 等待其他線程執行完他們的指定代碼過后 再將其喚醒notify();在有多個線程進行等待時， 如果需要，可以使用 notifyAll()來喚醒所有的等待線程。wait/notify 就是線程間的一種協作機制。

等待喚醒中的方法 ：

• wait：線程不再活動，不再參與調度，進入 wait set 中，因此不會浪費 CPU 資源，也不會去競爭鎖了，這時的線程狀態即是 WAITING。它還要等著別的線程執行一個特別的動作，也即是“通知（notify）”在這個對象上等待的線程從wait set 中釋放出來，重新進入到調度隊列（ready queue）中

• notify：則選取所通知對象的 wait set 中的一個線程釋放；例如，餐館有空位置后，等候就餐最久的顧客最先入座。

• notifyAll：則釋放所通知對象的 wait set 上的全部線程。

3.線程池

線程池其實就是一個容納多個線程的容器，其中的線程可以反復使用，省去了頻繁創建線程對象的操作，無需反復創建線程而消耗過多資源。

Java里面線程池的頂級接口是java.util.concurrent.Executor，但是嚴格意義上講Executor并不是一個線程池，而只是一個執行線程的工具。真正的線程池接口是java.util.concurrent.ExecutorService。 要配置一個線程池是比較復雜的，尤其是對于線程池的原理不是很清楚的情況下，很有可能配置的線程池不是較優的，因此在java.util.concurrent.Executors線程工廠類里面提供了一些靜態工廠，生成一些常用的線程池。官方建議使用Executors工程類來創建線程池對象。

使用：

線程池:JDK1.5之后提供的
    java.util.concurrent.Executors:線程池的工廠類,用來生成線程池
    Executors類中的靜態方法:
        static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) 創建一個可重用固定線程數的線程池
        參數:
            int nThreads:創建線程池中包含的線程數量
        返回值:
            ExecutorService接口,返回的是ExecutorService接口的實現類對象,我們可以使用ExecutorService接口接收(面向接口編程)
    java.util.concurrent.ExecutorService:線程池接口
        用來從線程池中獲取線程,調用start方法,執行線程任務
            submit(Runnable task) 提交一個 Runnable 任務用于執行
        關閉/銷毀線程池的方法
            void shutdown()

線程池的使用步驟:
1.使用線程池的工廠類Executors里邊提供的靜態方法newFixedThreadPool生產一個指定線程數量的線程池
2.創建一個類,實現Runnable接口,重寫run方法,設置線程任務
3.調用ExecutorService中的方法submit,傳遞線程任務(實現類),開啟線程,執行run方法
4.調用ExecutorService中的方法shutdown銷毀線程池(不建議執行)

例子:

public class RunnableImpl implements Runnable{
  @Override
  public void run() {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"創建了一個新的線程執行");
  }
}
 
public static void main(String[] args) {
  //1.使用線程池的工廠類Executors里邊提供的靜態方法newFixedThreadPool生產一個指定線程數量的線程池
  ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);
  //3.調用ExecutorService中的方法submit,傳遞線程任務(實現類),開啟線程,執行run方法
  es.submit(new RunnableImpl());//pool-1-thread-1創建了一個新的線程執行
  //線程池會一直開啟,使用完了線程,會自動把線程歸還給線程池,線程可以繼續使用
  es.submit(new RunnableImpl());//pool-1-thread-1創建了一個新的線程執行
  es.submit(new RunnableImpl());//pool-1-thread-2創建了一個新的線程執行

  //4.調用ExecutorService中的方法shutdown銷毀線程池(不建議執行)
  es.shutdown();

  es.submit(new RunnableImpl());//拋異常,線程池都沒有了,就不能獲取線程了
}

Java的優點是什么

1. 簡單，只需理解基本的概念，就可以編寫適合于各種情況的應用程序；2. 面向對象；3. 分布性，Java是面向網絡的語言；4. 魯棒性，java提供自動垃圾收集來進行內存管理，防止程序員在管理內存時容易產生的錯誤。；5. 安全性，用于網絡、分布環境下的Java必須防止病毒的入侵。6. 體系結構中立，只要安裝了Java運行時系統，就可在任意處理器上運行。7. 可移植性，Java可以方便地移植到網絡上的不同機器。8.解釋執行，Java解釋器直接對Java字節碼進行解釋執行。

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