Java并发编程示例(二)：获取和设置线程信息

Java并发编程示例(二)：获取和设置线程信息

Thread类包含几个属性，这些属性所表示的信息能帮助我们识别线程、观察其状态、控制其优先级等。这些线程包括如下几种：

ID： 该属性表示每个线程的唯一标识；

Name： 该属性存储每个线程的名称；

Priority： 该属性存储每个Thread对象的优先级。线程优先级分1到10十个级别，1表示最低优先级，10表示最高优先级。并不推荐修改线程的优先级，但是如果确实有这方面的需求，也可以尝试一下。

Status: 该属性存储线程的状态。线程共有六种不同的状态：新建（new）、运行（runnable）、阻塞（blocked）、等待（waiting）、限时等待（time waiting）或者终止（terminated）。线程的状态必定是其中一种。

在本小节，我们将开发一个程序，程序中新建十个线程，并且设定每个线程的名称和优先级。然后执行线程，观察线程的状态信息，直到线程执行结束。再说明一点，这些线程还是计算一个数的乘法表。

知其然

按照下面所示步骤，来实现该示例：

1.创建一个名为 Calculator的类，实现Runnable接口。代码如下：

复制代码 代码如下:

public class Calculator implements Runnable {

2.声明一个私有的整形属性，名称为number，实现该类的构造函数来初始化刚刚声明的属性。代码如下：

复制代码 代码如下:

private int number;

public Calculator(int number) {

    this.number = number;

}

3.实现run()方法，该方法是我们创建的线程执行时运行的程序（instruction），故而该方法用于计算乘法表。具体代码如下：

复制代码 代码如下:

@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.现在，我们来实现示例应用的主类(main class)。创建名为Main的类，在该类中添加main方法。代码如下：

复制代码 代码如下:

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

5.创建两个包含十个元素数组，一个是Thread类型的，一个是Thread.State类型，然后全部初始化。这两个数组，一个用于存储我们将以执行的线程，另外一个存储这些线程的状态。代码如下：

复制代码 代码如下:

Thread[] threads = new Thread[10];

Thread.State[] status = new Thread.State[threads.length];

6.创建十个Calculator对象，并且使用不同的数来初始化每个对象。使用这些Calculator对象创建十个Thread对象，存储到上面的创建数组中。同时，设置这些线程的优先级，五个设置成最高优先级；五个设置成最低优先级。代码如下：

复制代码 代码如下:

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.创建一个PrintWriter对象，用于将线程状态的变换记录到文件中。代码如下：

复制代码 代码如下:

try (FileWriter file = new FileWriter("D:\\thread.log");

     PrintWriter pw = new PrintWriter(file)) {

这里使用了java7的语法，所以请将JDK升级到第七版，把编译工具设置成Java7。否则会报语法错误。

8.将所有线程的状态写到文件中。现在，现在的状态应该是新建（NEW）。代码如下：

复制代码 代码如下:

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.启动所有线程。代码入下：

复制代码 代码如下:

for (int i = 0; i < threads.length; i++) {

    threads[i].start();

}

10.另外一方面，我们一直监控线程，直到线程执行结束。如果我们检测到线程的状态有所改变，则立即将线程状态写入到文件中。代码如下：

复制代码 代码如下:

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.实现writeThreadInfo方法，该方法将线程的ID、名称、优先级、旧的状态、新的状态写入到文件中。代码如下：

复制代码 代码如下:

/**

 * 将一个线程的状态输出到一个文件中。

 *

 * @param pw     PrintWriter对象

 * @param thread 需要输出状态的线程对象

 * @param state  线程的旧状态

 */

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.运行该示例，然后打开thread.log文件，查看所有线程的演化过程。

知其所以然

下面是thread.log文件的内容片段。从文件内容可以看出，高优先级的线程大致比低优先级的线程较早完成执行。另外，也可以看到每个线程的状态演化过程。

复制代码 代码如下:

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 : ********************************

下面是控制台的输出片段。输出的是每个线程计算的乘法表，以及所有的线程计算过程。同时，从这里可以更细粒度地看到每个线程的演化过程。

复制代码 代码如下:

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类有可以存储线程信息所需的所有属性。Java虚拟机使用线程优先级来每个时刻调度一个线程来使用CPU，并且根据线程的情况来设置其每个线程的状态。

如果没有设置线程的名称，Java虚拟机会使用这种格式来时分配一个名称，Thread-XX，其中XX是一个数字。我们不能修改线程的ID以及线程的状态。Thread类也没有实现setId()和setStatus()方法，以允许做出这些修改。

永无止境

在本节，我们学习了如何使用Thread对象来访问线程信息。其实，Runnable的实现类也运行我们访问这些信息。Thread类的静态方法currentThread()可以获取正在执行的Runnable实现类的对象，进而访问线程的信息。

需要注意的是，如果尝试设置1到10以外的优先级，setPriority()会抛出名为IllegalArgumentException的异常，

拿来主义

本文是从 《Java 7 Concurrency Cookbook》 （D瓜哥窃译为 《Java7并发示例集》 ）翻译而来，仅作为学习资料使用。没有授权，不得用于任何商业行为。

小有所成

Calculator类的完整代码

复制代码 代码如下:

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++) {

   &http://nbsp;        System.out.printf("%s: %d * %d = %d\n",

                    Thread.currentThread().getName(),

                    number, i, i * number);

        }

    }

}

Main类的完整代码

复制代码 代码如下:

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();

        }

    }

    /**

     * 将一个线程的状态输出到一个文件中。

     *

     * @param pw     PrintWriter对象

     * @param thread 需要输出状态的线程对象

     * @param state  线程的旧状态

     */

    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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