线程的生命周期

  在最初谈线程时,就提到过线程的生命周期要经过新建、就绪、运行、阻塞、死亡五种状态。在线程被创建并启动以后,它并不是一启动就进入了执行状态,也不是一直处于执行状态。而且,在线程启动以后,它不能一直“霸占”CPU“独自运行,所以CPU需要在多条线程之间切换,于是线程也会多次在运行、阻塞之间切换。线程的各种状态之间的关系可以用一个图来表示:

       新建状态:当程序使用new关键字创建了一个线程之后,该线程就处于新建状态,此时它和其他java对象资源一样,仅仅由java虚拟机为其分配了内存,并初始化了其成员变量的值。此时的线程对象没有表现出任何线程的动态特征,程序也不会执行线程的执行体。

      就绪状态:当线程对象调用了start()方法之后,该线程就处于就绪状态,java虚拟机会为其创建方法覅用栈和程序计数器,处于这个状态中的线程并没有开始运行,它只是表示该线程可以运行了。至于该线程何时开始运行,取决于JVM的线程里调度器的调度。

  我们可以来看以下下面这段代码:

   


  运行结果:



  我们可以看出,当主线程在i=2时调用了子线程的start方法来启动当前线程,但当前线程并没有立即执行,而是等到主线程为22时才看到子线程开始执行。如果程序希望调用子线程的start方法之后子线程立即开始执行,程序可以使用Thread.sleep(1)来让当前运行的线程(主线程)睡眠1毫秒,它就会去执行另外一条就绪的子线程,这样,我们的子线程就可以执行了。

        另外,启动线程的是start方法,而不是run方法!永远不要用run方法来启动线程,系统会把该run方法当成线程执行体来处理。但如果直接调用run方法,则run方法就你立即被执行,而且在run方法返回之前其他线程无法并发执行,也就是说,系统把线程对象当成一个普通对象,而run方法也是一个普通方法,而不是执行体。比如,我们把上面那段代码中的thread.start()改为”thread.run();以后,程序运行的结果是整个程序只有一条线程:主线程。而且,run方法里不能用getName方法来获取线程名。

        还有,我们要特别注意不要对已经启动的线程再次调用start()方法,这样会引发IllegalThreadStateException()异常。

       运行状态:毫无疑问,处于就绪状态的线程获取了CPU,开始执行run方法的线程执行体,那么该线程就处于运行状态。

       对于只有一个cpu的计算机来说,在任何时刻只有一条线程处于运行状态,这也就是我们通常所说的“宏观并行,微观串行”。为了合理的分配cpu的资源,线程在运行的时候有可能需要被中断,目的是使其他线程获得执行的机会,线程调度的细节取决于底层平台所采用的策略。对于抢占式策略的系统而言,系统会给每个可执行的线程一个小时间段来处理任务,当该时间段用完,系统就会剥夺该线程所占用的资源,让其他线程有执行的机会。在选择下一个线程时,系统会考虑到线程的优先级。

       当发生如下情况,系统将会进入阻塞状态:

               1.线程调用了sleep方法主动放弃所占用的处理器资源。

               2.线程调用了一个阻塞式IO方法,在该方法返回之前,该线程被阻塞。

               3.线程试图获取一个同步监听器,但是该同步监听器正被其他线程所占用。

               4.线程正在等待某个通知(notify)

                5.程序调用了线程的suspend方法将该线程挂起。不过,这个方法容易导致死锁,所以,程序应该尽量避免使用该方法。

    当前正在执行的线程被阻塞后,其他线程就可以获得执行的机会。被阻塞的线程会在合适的时候重新进入就绪状态,注意是就绪状态而不是执行状态。也就是说被阻塞的线程的阻塞解除后,必须重新等待线程调度器再次调度它。

        针对上面的几种情况,当发生如下特定的情况可以将上面的阻塞接触,让该线程重新进入就绪状态:

                 1、调用sleep方法的线程经过了指定的时间,时间单位是毫秒。

                  2.线程调用的阻塞式IO方法已经返回。

                  3.线程成功的获取了试图获取的同步监听器。

                  4.线程正在等待某个通知时,其他线程发出了一个通知。

                   5.处于挂起状态的线程被调用了resume恢复方法。

  线程会以以下三种方式之一结束,结束之后就是死亡状态:

    1.run()方法执行完毕,线程正常结束。

                 2.线程抛出一个未捕获的异常或错误。

                3.直接调用该线程的stop方法来结束该线程,该方法容易导致死锁,通常情况下不建议使用。

        注意:当主线程结束后,其他线程不受任何影响,并不会随之结束。一旦子线程启动起来就会拥有和主线程相同的地位,它不会受主线程的控制。

         为了测试某个线程是否已经死亡,可以用isAlive()方法,当线程处于就绪、运行、阻塞三种状态时,返回true,当线程处于死亡状态时,返回false。不要试图对已经死亡的线程再次调用start方法,死亡就是死亡,该线程将不能再次作为线程执行。如:

      

 

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 线程的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。 理解线程的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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