生命周期
根据 jdk 官方文档，线程状态有以下几种
NEW 尚未启动的线程处于此状态。
RUNNABLE 在 Java 虚拟机中执行的线程处于此状态。
BLOCKED 被阻塞等待监视器锁定的线程处于此状态。
WAITING 正在等待另一个线程执行特定动作的线程处于此状态。
TIMED_WAITING 正在等待另一个线程执行动作达到指定等待时间的线程处于此状态。
TERMINATED 已退出的线程处于此状态。
一个线程可以在给定时间点处于一个状态。 这些状态是不反映任何操作系统线程状态的虚拟机状态。
如图示所见
代码演示
NEW / TIMED_WAITING / TERMINATED
package ThreadMethod;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadState { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread thread = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) { throw new RuntimeException(e); }
}
}); System.out.println("线程状态："+ thread.getState()); thread.start(); Thread.sleep(2000); System.out.println("线程状态：" + thread.getState()); Thread.sleep(2000); System.out.println("线程状态：" + thread.getState());
}
}
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结果
线程状态：NEW线程状态：TIMED_WAITING线程状态：TERMINATED线程状态：TERMINATED
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WAITING / BLOCKED
package ThreadMethod;
public class BlockThreadState implements Runnable {
static final Object lock = new Object(); public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
BlockThreadState blockThread = new BlockThreadState(); Thread thread = new Thread(blockThread); System.out.println("thread state : " + thread.getState()); thread.start(); Thread.sleep(20); System.out.println("thread state : " + thread.getState()); synchronized (lock){ lock.notify(); } System.out.println("thread state : " + thread.getState()); Thread.sleep(20); System.out.println("thread state : " + thread.getState());
}
@Override public void run() { try { synchronized (lock){ // wait状态 lock.wait(); // synchronized重新拿到锁 处于block状态 for (int i = 0; i < 1000000000; i++) { continue; } } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }}
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结果
thread state : NEWthread state : WAITINGthread state : BLOCKEDthread state : TERMINATED
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常见方法
wait()
wait()方法执行后，会阻塞线程，同时释放锁，如果想要唤醒该线程，则需要以下条件
另一个线程调用这个对象的 notify()方法，且刚好被唤醒的时本线程
另一个线程调用了这个对象的 notifyAll()方法
过了 wait(long timeout) 规定的超时时间，如果传入 0 就是永久等待
线程自身调用了 interrupt()
PS： 使用 wait()方法时，必须先拥有 monitor 锁, 也就是说 wait 方法需要放在同步代码块中执行
notify/notifyAll
notify/notifyAll 用于唤醒线程，当另一个线程调用 wait()进入 waitting 状态时，另一个线程调用 notifyAll()可唤醒当前线程（如果有多个线程，使用 notify 并不一定能够唤醒线程）
组合使用示例
public class BlockThread { public static void main(String[] args) { Message message = new Message();
// 创建一个等待线程 Thread waitThread = new Thread(new WaitThread(message)); // 创建一个唤醒线程 Thread notifyThread = new Thread(new NotifyThread(message));
// 启动等待线程和唤醒线程 waitThread.start(); notifyThread.start(); }}
// 共享的消息类class Message { private boolean isReady = false;
// 等待方法 public synchronized void waitForMessage() { while (!isReady) { try { // 当消息不可用时，线程进入等待状态 System.out.println("线程进入等待状态"); wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } // 执行到这里表示收到消息，进行处理 System.out.println("收到消息！"); }
// 唤醒方法 public synchronized void sendMessage() { // 做一些准备工作，例如获取消息
// 唤醒等待的线程 isReady = true; System.out.println("唤醒等待的线程"); notify(); }}
// 等待线程class WaitThread implements Runnable { private Message message;
public WaitThread(Message message) { this.message = message; }
@Override public void run() { // 等待消息 message.waitForMessage(); }}
// 唤醒线程class NotifyThread implements Runnable { private Message message;
public NotifyThread(Message message) { this.message = message; }
@Override public void run() { // 发送消息 message.sendMessage(); }}
/*
线程进入等待状态唤醒等待的线程收到消息！
Process finished with exit code 0*/
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图示 monitor 锁
wait、notify 实现生产者消费者模式
import java.util.LinkedList;import java.util.List;import java.util.TreeMap;
public class ProductAndConsumer {
List<Object> container = new LinkedList<>();
public static void main(String[] args) { ProductAndConsumer productAndConsumer = new ProductAndConsumer(); Thread thread1 = new Thread(new Product(productAndConsumer)); Thread thread2 = new Thread(new Consumer(productAndConsumer)); thread1.start(); thread2.start(); }
public synchronized void addObject() throws InterruptedException { if (container.size() >=100){ wait(); } container.add(new Object()); System.out.println("正在生产第"+ container.size() + "个"); notify(); }
public synchronized void conObject() throws InterruptedException { if (container.size() == 0){ wait(); } container.remove(0); System.out.println("正在消费第"+ container.size() + "个"); notify(); }}
class Product implements Runnable{ private final ProductAndConsumer productAndConsumer;
Product(ProductAndConsumer productAndConsumer){ this.productAndConsumer = productAndConsumer; }
@Override public void run() { while (true){ try { productAndConsumer.addObject(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }}
class Consumer implements Runnable{ private final ProductAndConsumer productAndConsumer;
Consumer(ProductAndConsumer productAndConsumer){ this.productAndConsumer = productAndConsumer; }
@Override public void run() { while (true){ try { productAndConsumer.conObject(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }}
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解释
图示
sleep()
Thread.sleep()是 Java 中一个静态 native 方法，用于使当前线程进入休眠状态（暂停执行）一段指定的时间。
它的方法签名为：
public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;
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参数 millis 表示线程休眠的时间，以毫秒为单位。传入的值是一个正整数，表示线程要休眠的毫秒数。注意，该方法会抛出 InterruptedException 异常，因为线程在休眠期间可能被其他线程中断。
特点和用法
线程阻塞：调用 Thread.sleep()方法会导致当前线程暂停执行，进入阻塞状态。在指定的时间内，线程不会进行任何操作。
时间精度：传入的休眠时间是以毫秒为单位，但实际的休眠时间可能会稍长或稍短。具体的精度取决于底层操作系统和 JVM 的实现。
中断响应：如果在线程休眠期间，另一个线程中断了正在休眠的线程，Thread.sleep()方法会抛出 InterruptedException 异常。可以在 catch 块中处理该异常，或者将异常继续向上抛出。
不会释放锁：Thread.sleep()方法会暂停当前线程的执行，但不会释放任何锁。如果线程在执行同步代码块或同步方法时调用了 Thread.sleep()，其他线程仍无法获得该锁。
静态方法：Thread.sleep()是一个静态方法，可以直接通过 Thread 类调用，无需创建线程对象。
用途：常见的用途包括模拟延迟、定时任务、控制线程执行顺序等。
Thread.sleep 和 TimeUnit 比较
精度和可读性： Thread.sleep()的参数是以毫秒为单位的时间值，表示线程要休眠的时间。而 TimeUnit 提供了更高层次的时间单位，如 TimeUnit.SECONDS 表示秒，TimeUnit.MILLISECONDS 表示毫秒等。使用 TimeUnit 可以使代码更具可读性，而不需要手动计算毫秒数。
异常处理： Thread.sleep()方法会抛出 InterruptedException 异常，因为线程在休眠期间可能会被其他线程中断。而 TimeUnit 方式不会直接抛出异常，需要开发者手动处理中断情况。
静态与非静态： Thread.sleep()是 Thread 类的静态方法，可以直接通过类名调用。而 TimeUnit 是一个枚举类，需要通过具体的枚举常量来调用其方法，例如 TimeUnit.SECONDS.sleep(1)。
可读性和易用性： 使用 TimeUnit 可以提高代码的可读性，因为可以直观地表示时间单位。此外，TimeUnit 还提供了其他方法，如 TimeUnit.toMillis()、TimeUnit.toSeconds()等，方便进行时间单位之间的转换。
TimeUnit 源码
以下是截取部分源码
public enum TimeUnit { /** * Performs a {@link Thread#sleep(long, int) Thread.sleep} using * this time unit. * This is a convenience method that converts time arguments into the * form required by the {@code Thread.sleep} method. * * @param timeout the minimum time to sleep. If less than * or equal to zero, do not sleep at all. * @throws InterruptedException if interrupted while sleeping */ public void sleep(long timeout) throws InterruptedException { if (timeout > 0) { long ms = toMillis(timeout); int ns = excessNanos(timeout, ms); Thread.sleep(ms, ns); } }}
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可以看到 TimeUnit 底层还是调用了 Thread.sleep() 有一个比较隐含的地方就是当使用过 TimeUnit 的 sleep 方法时，如果传入的时间小于是不会进入 if 判断，而 Thread.sleep()方法如果传参小于 0 则会抛出异常(源码见下)
public static void sleep(long millis, int nanos)throws InterruptedException { if (millis < 0) { throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative"); }
if (nanos < 0 || nanos > 999999) { throw new IllegalArgumentException( "nanosecond timeout value out of range"); }
if (nanos >= 500000 || (nanos != 0 && millis == 0)) { millis++; }
sleep(millis);}
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join()
Thread.join()是 Java 中的一个方法，用于等待调用该方法的线程执行完毕。它的作用是让当前线程等待指定线程执行结束，然后再继续执行当前线程的后续代码。
简单来说就是阻塞主线程。
简单示例
package ThreadMethod;
public class JoinMethod { public static void main(String[] args) { Thread thread1 = new Thread(()->{ try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("子线程执行完毕"); },"子线程"); thread1.start(); try { thread1.join(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("主线程执行完毕"); }}
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结果
以看到子线程等待了 3 秒，但是最终还是子线程先执行完毕在执行主线程打印，原因是因为 thread1.join 对主线程进行了阻塞，这是主线程需要等子线程执行完毕才会执行后面的语句
特点和注意事项
等待执行： 调用 join()方法的线程将会等待指定线程执行完毕。如果指定线程已经执行完毕，则 join()方法会立即返回。
阻塞调用线程： 在调用 join()方法期间，当前线程将会被阻塞，暂停执行。只有当指定线程执行完毕后，当前线程才会解除阻塞，继续执行。
异常处理： join()方法会抛出 InterruptedException 异常，因为在等待过程中，当前线程可能会被中断。可以在 catch 块中处理该异常，或将异常继续向上抛出。
顺序执行： 通过使用 join()方法，可以控制线程的执行顺序。调用 join()方法后，当前线程会等待指定线程执行完毕，然后再继续执行后续代码。
调用对象： join()方法是一个实例方法，需要通过线程对象调用。例如，如果 thread1 是一个 Thread 对象，可以使用 thread1.join()来等待 thread1 执行完毕。
源码和底层实现
以下截取部分 Thread.join 源码
// 入口public final void join() throws InterruptedException { join(0);}
// 调用的join(0)public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException { long base = System.currentTimeMillis(); long now = 0;
if (millis < 0) { throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative"); }
if (millis == 0) { while (isAlive()) { wait(0); } } else { while (isAlive()) { long delay = millis - now; if (delay <= 0) { break; } wait(delay); now = System.currentTimeMillis() - base; } } }
// 实际调用的本地native方法 waitpublic final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;
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可以看到 join 的底层还是使用 wait 方法实现的，子线程调用 wait 方法让主线程进入等待状态，在运行结束后自动调用 notify 方法唤醒主线程。（具体唤醒的方法在 jvm 中）
有一点疑问我没有找到解释：为什么调用子线程的 wait(0)方法，阻塞的确是主线程呢？
CountDownLatch 和 CyclicBarrier
使用 countDownLatch 和 CyclicBarrier 也可以实现线程之间的阻塞，具体暂不讨论
yeild() (让步)
yield() 是一个静态方法，它属于 Thread 类，用于提示调度器将当前线程让出 CPU 的执行权，使得其他具有相同优先级的线程有机会执行。
yield() 方法的调用并不能保证一定会使其他线程获得执行机会，它仅是一个提示。具体的调度行为取决于操作系统和 JVM 的实现。因此，在实际应用中，不应过度依赖 yield() 方法来控制线程的执行顺序，而应使用更可靠的线程同步机制来实现需要的线程协作和同步。
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