线程的生命周期

目录

一.操作系统层面

二.java层面


一.操作系统层面的五种状态

(1)初始状态:仅是在语言层面创建了线程对象,还未与操作系统线程关联
(2)可运行状态(就绪状态):指该线程已经被创建(与操作系统线程关联),可以由 CPU 调度执行
(3)运行状态:指获取了 CPU 时间片运行中的状态
        当 CPU 时间片用完,会从【运行状态】转换至【可运行状态】,会导致线程的上下文切换
(4)阻塞状态:
        如果调用了阻塞 API ,如 BIO 读写文件,这时该线程实际不会用到 CPU ,会导致线程上下文切换,进入阻塞状态
        等 BIO 操作完毕,会由操作系统唤醒阻塞的线程,转换至【可运行状态】
        与【可运行状态】的区别是,对【阻塞状态】的线程来说只要它们一直不唤醒,调度器就一直不会考虑 调度它们
(5)终止状态:表示线程已经执行完毕,生命周期已经结束,不会再转换为其它状态

二.java层面的六种状态

(1)NEW(新建)线程刚被创建,但是还没有调用 start() 方法
(2)RUNNABLE(可运行): 当调用了 start() 方法之后,注意, Java API 层面的 RUNNABLE 状态涵盖了 操作系统 层面的 【可运行状态】、【运行状态】和【阻塞状态】(由于 BIO 导致的线程阻塞,在 Java 里无法区分,仍然认为是可运行)
(3)BLOCKED(被阻塞) 一个正在等待获取锁的线程的状态,也就是说它有一个锁的资源,当前获取不到这个锁,就会进入阻塞状态。如碰到 synchronized、lock 等关键字等占用临界区的情况,一旦获取到锁就进行 RUNNABLE 状态继续运行。
(4)WAITING(等待):表示线程处于无限制等待状态,等待一个特殊的事件来重新唤醒,如通过wait()方法进行等待的线程等待一个 notify()或者 notifyAll()方法,通过join()方法进行等待的线程等待目标线程运行结束而唤醒,一旦通过相关事件唤醒线程,线程就进入了 RUNNABLE 状态继续运行。
(5)TIMED_WAITING(计时等待):表示线程进入了一个有时限的等待,如sleep(3000),等待3秒后线程重新进行 RUNNABLE 状态继续运行。
(6)TERMINATED(终止):表示线程执行完毕后,进行终止状态。需要注意的是,一旦线程通过 start 方法启动后就再也不能回到初始 NEW 状态,线程终止后也不能再回到RUNNABLE 状态。
Java线程生命周期包含多个状态,这些状态之间的转换是多线程编程中的核心概念之一。根据Java语言规范,线程在其整个生命周期中可能经历六种不同的状态,这些状态定义在`java.lang.Thread.State`枚举中。 ### 线程的六种状态 - **NEW**:线程被创建但尚未启动的状态。此时线程对象已经存在,但是还没有调用`start()`方法。 - **RUNNABLE**:线程正在Java虚拟机中执行,但它可能正在等待操作系统层面的其他资源,比如处理器时间。这个状态包含了操作系统层面的“就绪”和“运行”两种状态。 - **BLOCKED**:线程试图进入一个同步代码块或方法时,如果该代码块或方法已经被另一个线程占用,则当前线程会进入阻塞状态[^4]。 - **WAITING**:线程无限期地等待另一个线程执行特定的操作,例如等待通知或中断。这种状态可以通过调用`Object.wait()`(无超时参数)、`Thread.join()`(无超时参数)或者`LockSupport.park()`来进入[^4]。 - **TIMED_WAITING**:线程在指定的时间内等待另一个线程执行特定的操作。这可以通过调用带有超时参数的`Thread.sleep(long millis)`、`Object.wait(long timeout)`、`Thread.join(long millis)`或`LockSupport.parkNanos`等方法实现[^4]。 - **TERMINATED**:线程已经完成执行,无论是正常退出还是异常终止。 ### 状态转换详解 线程状态转换是由线程的行为触发的,包括但不限于调用`start()`、`run()`、`wait()`、`notify()`、`join()`、`sleep()`等方法。以下是一些常见的状态转换情况: - 当一个新的线程对象被创建后,它处于**NEW**状态。 - 调用线程的`start()`方法会使线程变为**RUNNABLE**状态。 - 如果线程调用了`wait()`方法且没有被唤醒,或者调用了`join()`方法等待另一个线程结束,则线程会进入**WAITING**状态。 - 如果线程调用了带有超时参数的`wait()`、`sleep()`或`join()`方法,则线程会进入**TIMED_WAITING**状态。 - 当线程尝试获取一个由其他线程持有的对象锁时,它会进入**BLOCKED**状态。 - 当线程完成了它的`run()`方法的执行,或者由于未捕获的异常而提前终止,线程进入**TERMINATED**状态。 下面是一个简单的代码示例,展示了一个线程如何从创建到运行再到终止的基本流程: ```java public class ThreadLifecycleExample { public static void main(String[] args) { Thread thread = new Thread(() -> { // 线程运行时执行的代码 System.out.println("线程正在运行..."); }); // 线程处于 NEW 状态 System.out.println("线程状态 (NEW): " + thread.getState()); // 启动线程,使其变为 RUNNABLE 状态 thread.start(); try { // 主线程等待新启动的线程完成 thread.join(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 线程已经完成执行,处于 TERMINATED 状态 System.out.println("线程状态 (TERMINATED): " + thread.getState()); } } ``` 在这个例子中,我们创建了一个新的线程并启动它。主线程通过调用`join()`方法等待新线程完成其执行。一旦新线程的`run()`方法返回,该线程就进入了**TERMINATED**状态。 理解线程状态及其转换对于开发高效的并发应用程序非常重要。正确管理线程生命周期可以帮助避免死锁、资源竞争等问题,并提高程序的整体性能。
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