Java執行緒的6種狀態詳解及創建執行緒的4種方式

某一天你在面試時遇到了執行緒的相關問題，
面試官：“你知道有哪幾種創建執行緒的方式嗎？”
(此時你的心理活動：哈哈小意思這能難住我，忍住激動假裝淡定道)
你：“嗯，可以通過實作 Runnable 介面和繼承 Thread 類來創建執行緒，”
面試官：“除了這兩種還有其他方式嗎？”
你：“emmm...還有嗎？”
面試官：“知道通過實作 Callable 介面與獲取 Future 物件來實作嗎？”
你：“emmm不知道...不過現在知道了嘻嘻”
面試官：“那創建執行緒池有哪些方式呢？”
你：“可以通過 ThreadPoolExecutor 建構式或者 Executors 提供的工廠方法來創建”
面試官：“那通過不同的 Executors 工廠方法創建執行緒池之間有什么區別呢？”
你：“emmm...“
面試官：“那 ThreadPoolExecutor 建構式中的作業佇列和拒絕策略分別有哪些呢？”
你：“emmm...“
(此時你的心理活動：QAQ...不面了，把勞資簡歷還我！)

1、執行緒的定義

概念：執行緒是行程中執行運算的最小單位，是行程中的一個物體，是被系統獨立調度和分派的基本單位，執行緒自己不擁有系統資源，只擁有一點在運行中必不可少的資源，但它可與同屬一個行程的其它執行緒共享行程所擁有的全部資源，一個執行緒可以創建和撤消另一個執行緒，同一行程中的多個執行緒之間可以并發執行，

2、執行緒6種狀態及切換

Java中執行緒的狀態分為6種，定義在Thread類的State列舉中，

public class Thread implements Runnable {
	...
	public enum State {
		NEW,
		RUNNABLE,
		BLOCKED,
		WAITING,
		TIMED_WAITING,
		TERMINATED;
	}
	...
}

NEW：初始狀態，創建一個執行緒物件時就是該狀態，
RUNNABLE：運行狀態，它包含了就緒（READY）和運行中（RUNNING）兩種狀態，當執行緒物件創建后，呼叫該物件的 start() 方法就會進入就緒狀態（READY），該狀態的執行緒位于可運行執行緒池中，等待被執行緒調度選中，獲取 CPU 的使用權，在獲得 CPU 時間片后會變為運行中狀態（RUNNING），
BLOCKED：阻塞狀態，表示執行緒此時阻塞于鎖，
WAITING：等待狀態，進入該狀態的執行緒需要等待其他執行緒做出一些特定動作（通知或中斷），
TIMED_WAITING：超時等待狀態，該狀態與 WAITING 的不同點在于它可以在指定的時間后自行回傳，
TERMINATED：終止狀態，表示該執行緒已經執行完，

注意下圖狀態之間的切換，

3、執行緒的四種創建方式

3.1、實作 Runnable 介面

Runnable介面原始碼如下，它只有一個run()方法，

public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

示例：

public class ThreadDemo implements Runnable {
 
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("通過實作 Runnable 介面創建執行緒");
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        ThreadDemo threadDemo = new ThreadDemo();
        Thread thread = new Thread(threadDemo);
        thread.start();
    }
    
}

3.2、繼承 Thread 類

示例：

public class ThreadDemo extends Thread {
 
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("通過繼承 Thread 類創建執行緒");
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        ThreadDemo threadDemo = new ThreadDemo();
        Thread thread = new Thread(threadDemo);
        thread.start();
    }
    
}

3.3、通過 Callable、Future

通過實作 Runnable 介面與繼承 Thread 類的方式創建的執行緒是沒有回傳值的，然而在有些情況下，往往需要通過某個執行緒計算得到的結果供給另一個執行緒使用，這個時候采用Runnable 與 Thread 創建執行緒并通過自行撰寫代碼實作結果回傳的方式會不可避免的出現許多錯誤或性能上的問題，基于此問題，JUC并發包（java.util.concurrent)提供了解決方案，實作 Callable 的 call() 方法（這個類似Runnable 介面），使用 Future 的 get() 方法進行獲取，
先來看一下Callable介面：

public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}

創建程序為：
1、自定義一個類實作Callable介面，重寫call()方法；
2、使用JUC包下的 ExecutorService 生成一個物件，使用 submit() 方法得到 Future 物件；
3、采用 Future 的 get() 方法獲取回傳值，
示例：

import java.util.concurrent.*;
 
/**
 * 計算1+2+...+20的結果，開啟三個執行緒，主執行緒獲取兩個子執行緒計算的結果，一個子執行緒計算1+...+10，一個子執行緒計算11+...+20，
 */
public class ThreadDemo implements Callable {

	//子執行緒1，用來計算1+...+10
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        int count = 0;
        for (int i = 1; i <= 10; i++)
            count = count + i;
        return count;
    }
 
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //生成具有兩個執行緒的執行緒池
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
        //呼叫 executorService.submit() 方法獲取 Future 物件
        Future<Integer> result1 = executorService.submit(new ThreadDemo());
        Future<Integer> result2 = executorService.submit(new SubThread());
        //使用 Future的get() 方法等待子執行緒計算完成回傳的結果
        int result = result1.get() + result2.get();
        //關閉執行緒池
        executorService.shutdown();
        System.out.println(result);
    }
    
}
 
class SubThread implements Callable {

    //子執行緒2，用來計算11+...+20
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        int count = 0;
        for (int i = 11; i <= 20; i++)
            count = count + i;
        return count;
    }
    
}

3.4、通過 JUC 里面的執行緒池

Executors 的工廠方法提供了 5 種不同的執行緒池，具體可以看JDK API，如下圖，

其實在3.3、通過 Callable、Future 方式創建執行緒的示例就能看到通過Executors.newFixedThreadPool(2) 工廠方法構建執行緒池，(Executors 的五種工廠方法的區別及優缺點這里就不說了，下章再細說)

4、幾個常見的執行緒面試題

4.1、執行緒與行程的區別

       行程是作業系統進行資源分配的單元，執行緒是CPU調度運行的單位；一個行程中可以包含很多執行緒，執行緒共享行程的記憶體等資源；每個行程擁有各自獨立的一套變數，相互不影響，而執行緒則共享資料，會存在執行緒安全問題，

4.2、Thread 的 sleep() 方法和 wait() 方法有什么區別和共同點?

相同點：

• 兩者都可以暫停執行緒的執行，都會讓執行緒進入等待狀態，

不同點：

• sleep() 方法沒有釋放鎖，而 wait() 方法釋放了鎖，
• sleep() 方法屬于 Thread 類的靜態方法，作用于當前執行緒；而 wait() 方法是 Object 類的實體方法，作用于物件本身，
• 執行 sleep() 方法后，可以通過超時或者呼叫 interrupt() 方法喚醒休眠中的執行緒；執行 wait() 方法后，通過呼叫 notify() 或 notifyAll() 方法喚醒等待執行緒，

4.3、為什么啟動執行緒時是呼叫 start() 方法而不是直接呼叫 run() 方法？

       new 一個 Thread 時，執行緒會進入初始狀態；呼叫 start() 方法時，會啟動一個執行緒并使執行緒進入就緒狀態，當分配到時間片后就可以開始運行了， start() 會執行執行緒的相應準備作業，然后自動執行 run() 方法的內容，這是真正的多執行緒作業， 而直接執行 run() 方法，會把 run() 方法當成一個 main 執行緒下的普通方法去執行，并不會在某個執行緒中執行它，所以這并不是多執行緒作業，
　　一句話總結就是呼叫 start() 方法可啟動執行緒并使執行緒進入就緒狀態，而 run() 方法只是 Thread 的一個普通方法呼叫，還是在主執行緒里執行，

5、總結

通過本文希望能對你 Java 執行緒相關的知識掌握和面試能有所幫助，下章繼續介紹執行緒池的相關知識，文中有錯誤的地方，還請留言給予指正，謝謝，喜歡文章的小伙伴們可以關注點贊收藏哦~

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標籤：Java

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