JAVA之线程生命周期(状态)

最新推荐文章于 2025-04-11 20:26:35 发布

执子之意

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分类专栏： JAVA核心知识点整理文章标签： java 开发语言

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Java线程状态：

Java线程在其生命周期中会经历一系列的状态变化，这些状态反映了线程在不同阶段的行为和能力。根据Java官方文档和JDK源码中java.lang.Thread.State枚举的定义，Java线程主要有 NEW（新建）、RUNNABLE（可运行/运行中）、BLOCKED（阻塞）、WAITING（等待）、 TIMED_WAITING（超时等待）、 TERMINATED（终止）六个状态：

NEW（新建）
- 描述：当线程对象被创建但尚未调用其start()方法时，线程处于NEW状态。此时，线程对象已经存在，但尚未与操作系统内核线程关联，也没有开始执行。
- 行为：线程尚未开始执行任何代码，未分配任何系统资源。
RUNNABLE（可运行/运行中）
- 描述：一旦调用了start()方法，线程进入RUNNABLE状态。此时，线程已被操作系统认可，具备了执行资格，可以被调度器分配CPU时间片执行。实际上，RUNNABLE状态包含了两种不同的子状态：
  - 就绪（Ready）：线程已经准备好运行，等待CPU调度。线程在等待队列中，一旦获得CPU时间片，就立即转为运行状态。
  - 运行（Running）：线程正在使用CPU执行任务。这是线程真正执行代码的状态。
- 行为：线程可能在CPU上执行，也可能在就绪队列中等待执行机会。在操作系统层面，这两个子状态并不区分，统一视为RUNNABLE。
BLOCKED（阻塞）
- 描述：线程因等待进入一个同步块（如synchronized关键字修饰的代码块或方法）而暂时停止运行，当前线程必须等待其他线程释放锁才能继续执行。阻塞状态发生在线程试图获取一个由其他线程持有的锁时。
- 行为：线程暂停执行，不占用CPU，直到获得所需的锁。
WAITING（等待）
- 描述：线程处于一种无限期等待其他线程采取行动的状态。这通常发生在调用以下方法之一时：
  - Object.wait()（不带超时参数）。
  - Thread.join()（不带超时参数）。
  - LockSupport.park()。
- 行为：线程不会消耗CPU资源，只有当其他线程显式唤醒（如通过notify()、notifyAll()或LockSupport.unpark()）或满足特定条件时，才会重新变为可运行状态。
TIMED_WAITING（超时等待）
- 描述：类似于WAITING状态，但线程具有超时限制。当超时时间到达或收到唤醒信号时，线程将恢复到可运行状态。这种状态发生在调用以下方法之一时：
  - Object.wait(long timeout)。
  - Thread.sleep(long millis)。
  - Thread.join(long millis)。
  - LockSupport.parkNanos(long nanos)。
  - LockSupport.parkUntil(long deadline)。
- 行为：线程暂停执行，不占用CPU，直到超时时间结束或被其他线程唤醒。
TERMINATED（终止）
- 描述：线程已完成其任务或因异常退出了run()方法。线程已经结束其生命周期，不能再被启动或执行任何操作。
- 行为：线程彻底结束，系统资源被回收。可以通过isAlive()方法判断线程是否处于TERMINATED状态。
  
  Java线程的生命周期是从创建（NEW） 开始，经过 启动（RUNNABLE）、可能的阻塞（BLOCKED）、等待（WAITING/TIMED_WAITING）状态，最终到达终止（TERMINATED） 状态。这些状态之间并非严格单向过渡，线程可能会在RUNNABLE、BLOCKED、WAITING/TIMED_WAITING之间多次切换，直到最终结束。理解线程状态有助于分析多线程程序的行为，调试并发问题，以及设计高效的并发控制策略。

下面是一个简单的Java线程生命周期示例代码：

       Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("线程启动");
                try {
                    // 睡眠500毫秒
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("线程结束");
            }
        });

        // 打印线程的初始状态
        System.out.println("新建线程状态: " + thread.getState());

        // 启动线程
        thread.start();
        // 打印运行后的状态，这里可能会看到不同的状态，取决于CPU的调度
        // 通常会看到状态为NEW, TIMED_WAITING, RUNNABLE, TERMINATED
        System.out.println("线程运行后状态: " + thread.getState());
        try {
            Thread.sleep(1000); // 等待线程执行结束
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("线程结束状态: " + thread.getState());

Java线程状态切换：

Java线程状态之间的切换是由特定的事件或操作触发的。以下是各状态之间切换的具体情况和触发因素：

NEW → RUNNABLE

触发操作：调用线程对象的start()方法。
切换过程：start()方法内部会调用JVM的底层API，请求操作系统创建一个内核线程，并将Java线程对象与之关联。此时，线程进入就绪队列，等待操作系统调度器分配CPU时间片。一旦获得CPU，线程开始执行其run()方法，进入RUNNING子状态。

RUNNABLE → BLOCKED

触发事件：线程试图获取一个由其他线程持有的锁（如synchronized关键字修饰的代码块或方法、ReentrantLock等）。
切换过程：线程暂停执行，放弃CPU，进入操作系统内核等待队列，等待锁的持有者释放锁。一旦锁被释放，线程重新进入就绪队列，等待调度执行。

RUNNABLE → WAITING

触发操作：线程主动调用Object.wait()（无超时参数）、Thread.join()（无超时参数）或LockSupport.park()方法。
切换过程：线程自愿放弃CPU，进入无限期等待状态，等待其他线程通过notify()、notifyAll()或LockSupport.unpark()方法唤醒。在等待期间，线程不消耗CPU资源，也不会被调度器选中执行。

RUNNABLE → TIMED_WAITING

触发操作：线程调用带有超时参数的方法，如Object.wait(long timeout)、Thread.sleep(long millis)、Thread.join(long millis)、LockSupport.parkNanos(long nanos)或LockSupport.parkUntil(long deadline)。
切换过程：线程进入定时等待状态，放弃CPU，等待指定时间结束或接收到唤醒信号。在等待期间同样不消耗CPU资源。超时时间结束后，线程自动转入就绪状态，等待调度执行；若在此之前被其他线程唤醒，也会提前回到就绪状态。

(BLOCKED/WAITING/TIMED_WAITING) → RUNNABLE

触发事件：
- BLOCKED：持有线程释放了线程正在等待的锁。
- WAITING：其他线程调用了与当前线程相关联的Object.notify()、Object.notifyAll()或LockSupport.unpark()方法。
- TIMED_WAITING：等待时间结束（超时）或接收到唤醒信号。
切换过程：线程从等待队列移除，重新进入就绪队列，等待调度器分配CPU时间片。一旦获得CPU，线程继续执行其run()方法。

RUNNABLE → TERMINATED

触发事件：线程的run()方法正常结束或抛出了未被捕获的异常。
切换过程：线程执行完毕，操作系统内核线程被销毁，Java线程对象的状态被设置为TERMINATED，且不可再被启动。此时，线程占用的系统资源被回收。

Java线程状态的切换主要由线程自身的方法调用、其他线程的操作（如释放锁、发送通知）以及系统的调度决策等因素驱动。这些状态之间的转换反映了线程在执行过程中对资源的竞争、协作以及生命周期的不同阶段。理解这些状态转换有助于分析多线程程序的行为，排查并发问题，以及优化线程的使用。