Java并發(fā)編程示例(二)：獲取和設(shè)置線程信息
Thread類包含幾個(gè)屬性，這些屬性所表示的信息能幫助我們識(shí)別線程、觀察其狀態(tài)、控制其優(yōu)先級(jí)等。這些線程包括如下幾種：
ID： 該屬性表示每個(gè)線程的唯一標(biāo)識(shí)；
Name： 該屬性存儲(chǔ)每個(gè)線程的名稱；
Priority： 該屬性存儲(chǔ)每個(gè)Thread對(duì)象的優(yōu)先級(jí)。線程優(yōu)先級(jí)分1到10十個(gè)級(jí)別，1表示最低優(yōu)先級(jí)，10表示最高優(yōu)先級(jí)。并不推薦修改線程的優(yōu)先級(jí)，但是如果確實(shí)有這方面的需求，也可以嘗試一下。
Status: 該屬性存儲(chǔ)線程的狀態(tài)。線程共有六種不同的狀態(tài)：新建（new）、運(yùn)行（runnable）、阻塞（blocked）、等待（waiting）、限時(shí)等待（time waiting）或者終止（terminated）。線程的狀態(tài)必定是其中一種。
在本小節(jié)，我們將開發(fā)一個(gè)程序，程序中新建十個(gè)線程，并且設(shè)定每個(gè)線程的名稱和優(yōu)先級(jí)。然后執(zhí)行線程，觀察線程的狀態(tài)信息，直到線程執(zhí)行結(jié)束。再說明一點(diǎn)，這些線程還是計(jì)算一個(gè)數(shù)的乘法表。
知其然
按照下面所示步驟，來實(shí)現(xiàn)該示例：
1.創(chuàng)建一個(gè)名為 Calculator的類，實(shí)現(xiàn)Runnable接口。代碼如下：
public class Calculator implements Runnable {
2.聲明一個(gè)私有的整形屬性，名稱為number，實(shí)現(xiàn)該類的構(gòu)造函數(shù)來初始化剛剛聲明的屬性。代碼如下：
private int number;
public Calculator(int number) {
this.number = number;
}
3.實(shí)現(xiàn)run()方法，該方法是我們創(chuàng)建的線程執(zhí)行時(shí)運(yùn)行的程序（instruction），故而該方法用于計(jì)算乘法表。具體代碼如下：
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.printf("%s: %d * %d = %d\n",
Thread.currentThread().getName(),
number, i, i * number);
}
}
4.現(xiàn)在，我們來實(shí)現(xiàn)示例應(yīng)用的主類(main class)。創(chuàng)建名為Main的類，在該類中添加main方法。代碼如下：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
5.創(chuàng)建兩個(gè)包含十個(gè)元素?cái)?shù)組，一個(gè)是Thread類型的，一個(gè)是Thread.State類型，然后全部初始化。這兩個(gè)數(shù)組，一個(gè)用于存儲(chǔ)我們將以執(zhí)行的線程，另外一個(gè)存儲(chǔ)這些線程的狀態(tài)。代碼如下：
Thread[] threads = new Thread[10];
Thread.State[] status = new Thread.State[threads.length];
6.創(chuàng)建十個(gè)Calculator對(duì)象，并且使用不同的數(shù)來初始化每個(gè)對(duì)象。使用這些Calculator對(duì)象創(chuàng)建十個(gè)Thread對(duì)象，存儲(chǔ)到上面的創(chuàng)建數(shù)組中。同時(shí)，設(shè)置這些線程的優(yōu)先級(jí)，五個(gè)設(shè)置成最高優(yōu)先級(jí)；五個(gè)設(shè)置成最低優(yōu)先級(jí)。代碼如下：
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
threads[i] = new Thread(new Calculator(i));
if ((i % 2) == 0) {
threads[i].setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
} else {
threads[i].setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
}
threads[i].setName("Thread-" + i);
}
7.創(chuàng)建一個(gè)PrintWriter對(duì)象，用于將線程狀態(tài)的變換記錄到文件中。代碼如下：
try (FileWriter file = new FileWriter("D:\\thread.log");
PrintWriter pw = new PrintWriter(file)) {
這里使用了Java7的語法，所以請(qǐng)將JDK升級(jí)到第七版，把編譯工具設(shè)置成Java7。否則會(huì)報(bào)語法錯(cuò)誤。
8.將所有線程的狀態(tài)寫到文件中?，F(xiàn)在，現(xiàn)在的狀態(tài)應(yīng)該是新建（NEW）。代碼如下：
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
Thread thread = threads[i];
pw.println("Main: Status of Thread " + i +
" : " + threads[i].getState());
status[i] = threads[i].getState();
}
9.啟動(dòng)所有線程。代碼入下：
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
threads[i].start();
}
10.另外一方面，我們一直監(jiān)控線程，直到線程執(zhí)行結(jié)束。如果我們檢測(cè)到線程的狀態(tài)有所改變，則立即將線程狀態(tài)寫入到文件中。代碼如下：
boolean finish = false;
while (!finish) {
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
if (threads[i].getState() != status[i]) {
writeThreadInfo(pw, threads[i], status[i]);
status[i] = threads[i].getState();
}
}
finish = true;
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
finish = finish
&& (threads[i].getState() == Thread.State.TERMINATED);
}
}
11.實(shí)現(xiàn)writeThreadInfo方法，該方法將線程的ID、名稱、優(yōu)先級(jí)、舊的狀態(tài)、新的狀態(tài)寫入到文件中。代碼如下：
/**
* 將一個(gè)線程的狀態(tài)輸出到一個(gè)文件中。
*
* @param pw PrintWriter對(duì)象
* @param thread 需要輸出狀態(tài)的線程對(duì)象
* @param state 線程的舊狀態(tài)
*/
private static void writeThreadInfo(PrintWriter pw,
Thread thread, Thread.State state) {
pw.printf("Main : Id %d = %s\n", thread.getId(), thread.getName());
pw.printf("Main : Priority: %d\n", thread.getPriority());
pw.printf("Main : Old State: %s\n", state);
pw.printf("Main : New State: %s\n", thread.getState());
pw.printf("Main : ********************************\n");
}
12.運(yùn)行該示例，然后打開thread.log文件，查看所有線程的演化過程。
知其所以然
下面是thread.log文件的內(nèi)容片段。從文件內(nèi)容可以看出，高優(yōu)先級(jí)的線程大致比低優(yōu)先級(jí)的線程較早完成執(zhí)行。另外，也可以看到每個(gè)線程的狀態(tài)演化過程。
Main : ********************************
Main : Id 11 = Thread-2
Main : Priority: 10
Main : Old State: BLOCKED
Main : New State: TERMINATED
Main : ********************************
Main : Id 13 = Thread-4
Main : Priority: 10
Main : Old State: BLOCKED
Main : New State: TERMINATED
Main : ********************************
Main : Id 14 = Thread-5
Main : Priority: 1
Main : Old State: BLOCKED
Main : New State: TERMINATED
Main : ********************************
下面是控制臺(tái)的輸出片段。輸出的是每個(gè)線程計(jì)算的乘法表，以及所有的線程計(jì)算過程。同時(shí)，從這里可以更細(xì)粒度地看到每個(gè)線程的演化過程。
Thread-8: 8 * 2 = 16
Thread-8: 8 * 3 = 24
Thread-8: 8 * 4 = 32
Thread-6: 6 * 0 = 0
Thread-6: 6 * 1 = 6
Thread-6: 6 * 2 = 12
Thread-6: 6 * 3 = 18
Thread-6: 6 * 4 = 24
Thread-6: 6 * 5 = 30
Thread-6: 6 * 6 = 36
Thread-6: 6 * 7 = 42
Thread-6: 6 * 8 = 48
Thread-6: 6 * 9 = 54
Thread-5: 5 * 0 = 0
Thread-5: 5 * 1 = 5
Thread-5: 5 * 2 = 10
Thread-5: 5 * 3 = 15
Thread-5: 5 * 4 = 20
Thread類有可以存儲(chǔ)線程信息所需的所有屬性。Java虛擬機(jī)使用線程優(yōu)先級(jí)來每個(gè)時(shí)刻調(diào)度一個(gè)線程來使用CPU，并且根據(jù)線程的情況來設(shè)置其每個(gè)線程的狀態(tài)。
如果沒有設(shè)置線程的名稱，Java虛擬機(jī)會(huì)使用這種格式來時(shí)分配一個(gè)名稱，Thread-XX，其中XX是一個(gè)數(shù)字。我們不能修改線程的ID以及線程的狀態(tài)。Thread類也沒有實(shí)現(xiàn)setId()和setStatus()方法，以允許做出這些修改。
永無止境
在本節(jié)，我們學(xué)習(xí)了如何使用Thread對(duì)象來訪問線程信息。其實(shí)，Runnable的實(shí)現(xiàn)類也運(yùn)行我們?cè)L問這些信息。Thread類的靜態(tài)方法currentThread()可以獲取正在執(zhí)行的Runnable實(shí)現(xiàn)類的對(duì)象，進(jìn)而訪問線程的信息。
需要注意的是，如果嘗試設(shè)置1到10以外的優(yōu)先級(jí)，setPriority()會(huì)拋出名為IllegalArgumentException的異常，
拿來主義
本文是從 《Java 7 Concurrency Cookbook》 （D瓜哥竊譯為 《Java7并發(fā)示例集》 ）翻譯而來，僅作為學(xué)習(xí)資料使用。沒有授權(quán)，不得用于任何商業(yè)行為。
小有所成
Calculator類的完整代碼
package com.diguage.books.concurrencycookbook.chapter1.recipe2;
/**
* Date: 2013-09-13
* Time: 19:49
*/
public class Calculator implements Runnable {
private int number;
public Calculator(int number) {
this.number = number;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.printf("%s: %d * %d = %d\n",
Thread.currentThread().getName(),
number, i, i * number);
}
}
}
Main類的完整代碼
package com.diguage.books.concurrencycookbook.chapter1.recipe2;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;
/**
* Date: 2013-09-13
* Time: 19:51
*/
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Thread[] threads = new Thread[10];
Thread.State[] status = new Thread.State[threads.length];
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
threads[i] = new Thread(new Calculator(i));
if ((i % 2) == 0) {
threads[i].setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
} else {
threads[i].setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
}
threads[i].setName("Thread-" + i);
}
try (FileWriter file = new FileWriter("D:\\thread.log");
PrintWriter pw = new PrintWriter(file)) {
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
Thread thread = threads[i];
pw.println("Main: Status of Thread " + i +
" : " + threads[i].getState());
status[i] = threads[i].getState();
}
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
threads[i].start();
}
boolean finish = false;
while (!finish) {
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
if (threads[i].getState() != status[i]) {
writeThreadInfo(pw, threads[i], status[i]);
status[i] = threads[i].getState();
}
}
finish = true;
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
finish = finish
&& (threads[i].getState() == Thread.State.TERMINATED);
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 將一個(gè)線程的狀態(tài)輸出到一個(gè)文件中。
*
* @param pw PrintWriter對(duì)象
* @param thread 需要輸出狀態(tài)的線程對(duì)象
* @param state 線程的舊狀態(tài)
*/
private static void writeThreadInfo(PrintWriter pw,
Thread thread, Thread.State state) {
pw.printf("Main : Id %d = %s\n",
thread.getId(), thread.getName());
pw.printf("Main : Priority: %d\n", thread.getPriority());
pw.printf("Main : Old State: %s\n", state);
pw.printf("Main : New State: %s\n", thread.getState());
pw.printf("Main : ********************************\n");
}
}
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