线程池的设计和应用-白红宇

线程池的设计和应用

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发布时间：2019-06-28

本文共 4166 字，大约阅读时间需要 13 分钟。

一、线程创建的基本知识

1.创建线程

创建线程有两种方式：继承Thread或实现Runnable。

Thread实现了Runnable接口，提供了一个空的run()方法，所以不论是继承Thread还是实现Runnable，都要有自己的run()方法。

一个线程创建后就存在，调用start()方法就开始运行，调用wait进入等待或调用sleep进入休眠期，顺利运行完毕或休眠被中断或运行过程中出现异常而退出销毁。

2.线程的生命周期

当线程被创建之后，不是一启动就进入执行状态，也不是一直处于执行状态，

在其生命周期中，要经过新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）和死亡（Dead）五种状态。

线程在创建之后，不可能一直霸占着CPU独立运行，需要在多个线程之间切换，所以大部分时间处于运行、阻塞之间切换。

3.线程间的状态转换

新建状态（New）新创建了一个线程对象。

就绪状态（Runnable）线程对象创建后，其他线程调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，变得可运行，等待获取CPU的使用权。

运行状态（Running）就绪状态的线程获取了CPU，执行程序代码。

阻塞状态（Blocked）阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种：

等待阻塞：运行的线程执行wait()方法，JVM会把该线程放入等待池中。

同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线程放入锁池中。

其他阻塞：运行的线程执行sleep()或join()方法，或者发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。

死亡状态（Dead）：线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

4.Jstack中常见的线程状态

Jstack的输出中，Java线程状态主要是以下几种：

RUNNABLE 线程运行中或I/O等待

BLOCKED 线程在等待monitor锁(synchronized关键字)

TIMED_WAITING 线程在等待唤醒，但设置了时限

WAITING 线程在无限等待唤醒

这里Jstack使用的关键字描述的线程状态上面的线程状态不太一样，所以可能理解上的可能会出现混淆。实际上虽然Java中的线程有5种状态，但在实际情况下线程新建状态和死亡状态持续很短，我们也并不太关心。大多时候我们关注的是运行状态/阻塞状态，这里弄清楚Jstack的输出含义即可。

下面用简单的代码产生出以上4种状态。

public static void main(String[] args) {        System.out.println(Utils.pid());        runnable();     // 1 //     blocked();      // 2 //     waiting();      // 3 //     timedWaiting(); // 4    }    public static String pid() {        String name = ManagementFactory.getRuntimeMXBean().getName();        return name.split("@")[0];    }

这里为了方便得到java进程id，直接使用pid()函数输出。为了方便，我们把观察线程固定为”main”，因为JVM还有其他线程都会存在输出中。

我们可以通过关键字”main”找到我们要观察的线程，命令jstack -l [pid]。

1）让线程一直处于RUNNABLE

public static void runnable() {        long i = 0;        while (true) {            i++;        }    }

没什么好解释的，死循环即可。

2）让线程一直处于BLOCKED

public static void blocked() {        final Object lock = new Object();        new Thread() {            public void run() {                synchronized (lock) {                    System.out.println("i got lock, but don't release");                    try {                        Thread.sleep(1000L * 1000);                    } catch (InterruptedException e) {                    }                }            }        }.start();        try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) {}        synchronized (lock) {            try {                Thread.sleep(30 * 1000);            } catch (InterruptedException e) {            }        }    }

主线程sleep，先让另外一个线程拿到lock，并长期持有lock（sleep会持有锁，wait不会）。此时主线程会BLOCK住等待lock被释放，此时jstack的输出可以看到main线程状态是BLOCKED。这里要注意的是只有synchronized这种方式的锁（monitor锁）才会让线程出现BLOCKED状态，等待ReentrantLock则不会。

3）让线程处于TIMED_WAITING状态

public static void timedWaiting() {        final Object lock = new Object();        synchronized (lock) {            try {                lock.wait(30 * 1000);            } catch (InterruptedException e) {            }        }    }

用Lock.tryLock(timeout, timeUnit)，这种方式也会看到TIMED_WAITING状态，这个状态说明线程当前的等待一定是可超时的。

4）让线程处于WAITING状态

public static void waiting() {        final Object lock = new Object();        synchronized (lock) {            try {                lock.wait();            } catch (InterruptedException e) {            }        }    }

无超时的等待，必须等待lock.notify()或lock.notifyAll()或接收到interrupt信号才能退出等待状态。同理，ReentrantLock.lock()的无参方法调用，也会使线程状态变成WAITING。