以前写过一篇关于多线程的总结:
http://kyfxbl.iteye.com/blog/1370377
很久没用到,忘记了。最近又遇到了一些多线程的问题,重新查了些资料,再提炼一下。本文不涉及java.util.concurrent包里的API,后面再专门介绍
1、线程的状态
线程的运行状态主要有runnable、running、waiting、timed_waiting、blocked等,主要有2类API,可以控制线程的运行状态
第一类是调度类,不涉及object monitor和synchronized方法,这类API包括yield()、sleep()、join()等
第二类是同步类,涉及到object monitor和synchronized方法,这类API包括wait()、notify()、notifyAll()
总的来说,第一类API比第二类要简单
2、调度类API
这类API不涉及同步方法,是直接控制线程的运行状态,都是Thread类定义的方法
yield()会使线程从running状态切换到runnable状态,但是也有可能JVM立刻又把该线程切换回running状态(优先级高、无其他线程等原因),可以说,这个方法只是“建议”jvm先去执行其他线程,运行结果是不能保证的
sleep()需要跟一个参数,单位是毫秒,会使线程进入timed_waiting状态,sleep时间结束以后,会回到runnable状态
join()使当前线程进入waiting状态,等join的线程执行完毕之后,才回到runnable状态。举例来说,有2个线程t1和t2,在t1里执行了t2.join(),则t1进入waiting状态,等t2执行完毕之后,t1才回到runnable状态
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(10000);// 此行代码使该线程进入timed_waiting状态
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
thread.start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
thread.join();// 此行代码使该线程进入waiting状态,等待thread执行完毕
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
用jstack看到这2个线程的状态:
Thread-0由于执行了sleep()方法,而进入timed_waiting状态;Thread-1由于执行了join()方法,而进入waiting状态
调度类的API不涉及synchronized方法,所以也不涉及到blocked状态
3、synchronized关键字与object monitor
同步的关键字是synchronized,其实我觉得叫“锁定”会比较好,不知道怎么理解“同步”这个词
synchronized方法包括2种,一种是标注了synchronized关键字的方法,一种是synchronized代码块
本质上差不多,只要是同步方法,都有一个object monitor:对于synchronized关键字方法来说,monitor就是该方法所属的类的实例;对于synchronized代码块来说,monitor是在synchronized关键字后面直接指定的
当线程执行到同步方法或者同步代码块的时候,就会获取object monitor,并继续执行;但是,同一时刻,只有唯一一个线程可以获取object monitor,其他的线程就会阻塞,进入blocked状态,等待持有object monitor的那个线程释放object monitor
这就是同步代码的基本状况,如果没有同步类的API的话,多线程执行就无法控制了,只能线程A获取->线程A释放->线程B获取->线程B释放->线程C获取……,这样顺序执行下去,所以就有了下面的同步类API
4、同步类API
前面说到了,同步的代码(方法或代码块),都有一个object monitor,可以通过在object monitor上执行wait()、notify()、notifyAll()方法,来进行多线程之间的通信
在object monitor上执行wait()方法,会使当前的线程释放锁,并进入waiting状态;并将该线程加入object monitor内部的“等待线程列表”中
在object monitor上执行notify()方法,会从“等待线程列表”中随机挑选一个线程唤醒,进入runnable状态(如果没有获取object monitor,则会立刻进入blocked状态)
在object monitor上执行notifyAll()方法,会将“等待线程列表”中所有的线程都唤醒,全部进入runnable状态(但是随后没有获取object monitor的线程,会立刻进入blocked状态)
注意,当一个线程调用了object.wait()方法进入waiting状态之后,如果没有其他线程帮它调用object.notify()方法,则该线程将永远停留在waiting状态,此线程永不结束
贴一段示例代码进行说明:
public static void main(String[] args) {
final Object o = new Object();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (o) {
try {
System.out.println("me first");// 这个线程先执行,是期望的结果,但是不能保证
Thread.sleep(15000);
o.wait();
System.out.println("wake up and done");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (o) {
try {
System.out.println("it's my time");// 如果这个线程先执行,则另一个线程将永远waiting
Thread.sleep(15000);
o.notify();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}).start();
}
阶段1:thread-0进入timed_waiting状态,thread-1没有获取到object monitor,进入blocked状态
控制台输出:me first
阶段2:thread-0调用了o.wait()方法,释放锁并进入waiting状态;thread-1执行sleep()方法,进入timed_waiting状态
控制台输出:it's my time
阶段3:thread-1执行o.notify()方法,唤醒thread-0,自己运行结束,释放锁(并不是notify方法释放了锁);thread-0执行最后一行代码,然后也结束;两个线程都执行完毕
控制台输出:wake up and done
但是,这里有很强的随机性,每次执行的效果是不同的!如果是thread-1先执行的话,那么当thread-0调用o.wait()之后,就会永远停留在waiting状态,该线程永远不会结束
5、同步类API的限制
上述3个方法,都是只能在synchronized代码里调用的,否则就会报错。准确的说,虽然这3个方法都是Object类定义的方法,但是只有成为object monitor的实例才能调用
比如以下这段代码是不能执行的,o是object monitor,而o1不是,所以不能调用o1.wait():
public static void main(String[] args) {
final Object o = new Object();
final Object o1 = new Object();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (o) {
try {
o1.wait();// 错误
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}).start();
}
6、总结
yield()、sleep()、join()都是Thread类定义的方法,不涉及同步方法,因此也不会使线程切换到blocked状态,也不涉及object monitor的释放
wait()、notify()、notifyAll()是Object类定义的方法,但是只能在object monitor实例上调用
wait()方法会立刻释放object monitor,并使当前线程进入waiting状态
notify()和notifyAll()方法只是唤醒此前调用了wait()方法的线程,但是自己并不会释放锁
本文也参考了:
http://dylanxu.iteye.com/blog/1322066
http://www.cnblogs.com/adamzuocy/archive/2010/03/08/1680851.html

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