Java多线程--线程的生命周期

文章目录

• 一、JDK1.5之前：5种状态
• • 五种状态
  • • 1、新建
    • 2、就绪
    • 3、运行
    • 4、阻塞
    • 5、死亡
• 二、JDK1.5及之后：六种状态

Java语言使用 Thread类及其子类的对象 来表示 线程，在它的一个完整的生命周期中通常要经历如下一些状态。

一、JDK1.5之前：5种状态

线程的生命周期有五种状态：新建 （New）、就绪 （Runnable）、运行 （Running）、阻塞 （Blocked）、死亡（Dead）。

CPU需要在多条线程之间切换，于是线程状态会多次在运行、阻塞、就绪之间切换。

注意：是一些方法的调用，使得线程从一种状态切换到另外一种状态。

现在说的是方法的执行导致状态的改变，以后会说到状态变化使得一些方法会执行。

五种状态

1、新建

🍰new了一个线程的对象，new完之后这个线程就"新建"了。

当一个Thread类或其子类的对象 被声明并创建 时，新生的线程对象处于新建状态。

此时它和其他Java对象一样，仅仅由JVM为其分配了内存，并初始化了实例变量的值。

此时的线程对象并没有任何线程的动态特征，程序也不会执行它的线程体 run()。

2、就绪

🍰"就绪"就是CPU可以随时去执行它了。从"新建"到"就绪"需要调用start()方法。

若是新建完之后不调用start()方法，这个线程就始终不会被CPU执行。

但是当线程对象调用了start()方法之后，就不一样了，线程就从新建状态转为就绪状态。

JVM会为其创建方法调用栈和程序计数器，当然，处于这个状态中的线程并没有开始运行，只是表示已具备了运行的条件，随时可以被调度。至于什么时候被调度，取决于JVM里线程调度器的调度。

🗳️注意

程序只能对新建状态的线程调用start()，并且只能调用一次。

如果对非新建状态的线程，如已启动的线程或已死亡的线程调用start()都会报错IllegalThreadStateException异常。

3、运行

🍰位于"就绪态"的线程被CPU选择执行，这个线程就处于了"运行态"。

如果处于就绪状态的线程获得了CPU资源 时，开始执行run()方法的线程体代码，则该线程处于运行状态。

如果计算机只有一个CPU核心，在任何时刻只有一个线程处于运行状态；如果计算机有多个核心，将会有多个线程并行(Parallel)执行。

当然，美好的时光总是短暂的，而且CPU讲究雨露均沾。

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，当该时间用完，系统会剥夺该线程所占用的资源，让其回到就绪状态等待下一次被调度。此时其他线程将获得执行机会，而在选择下一个线程时，系统会适当考虑线程的优先级。

"运行"是我们希望看到的，就是执行run()方法了。

🗳️注意

①线程获得CPU的执行权：从"就绪"到"运行"。（当CPU执行到这个线程，而这个线程又刚好是就绪状态，这个线程就会被CPU执行）

②线程失去了CPU的执行权：从"运行"到"就绪"。（当线程主动调用yield()方法，就是指这个线程主动要去释放CPU执行权，这个线程会进入就绪状态，注意不是阻塞状态）

4、阻塞

🍰当在运行过程中的线程遇到如下情况时，会让出 CPU 并临时中止自己的执行，进入阻塞状态：

• 线程调用了sleep()方法，主动放弃所占用的CPU资源；
• 线程试图获取一个同步监视器，但该同步监视器正被其他线程持有；
• 线程执行过程中，同步监视器调用了wait()，让它等待某个通知（notify）；
• 线程执行过程中，同步监视器调用了wait(time)；
• 线程执行过程中，遇到了其他线程对象的加塞（join）；
• 线程被调用suspend方法被挂起（已过时，因为容易发生死锁）

当前正在执行的线程被阻塞后，其他线程就有机会执行了。

针对如上情况，当发生如下情况时会解除阻塞 ，让该线程重新进入就绪状态，等待线程调度器再次调度它：

• 线程的sleep()时间到；
• 线程成功获得了同步监视器；
• 线程等到了通知(notify)；
• 线程wait的时间到了；
• 加塞的线程结束了；
• 被挂起的线程又被调用了resume恢复方法（已过时，因为容易发生死锁）

当线程处于"阻塞"状态了，不会一直阻塞，一定会到就绪状态，否则程序就会有问题，他需要回到 "就绪"状态，然后被CPU分配并执行，最终"死亡"。

5、死亡

线程会以以下三种方式之一结束，结束后的线程就处于死亡状态：

• run()方法执行完成，线程正常结束；
• 线程执行过程中抛出了一个未捕获的异常（Exception）或错误（Error）；
• 直接调用该线程的stop()来结束该线程（已过时）

"死亡"状态无法回到"运行"状态。

二、JDK1.5及之后：六种状态

在java.lang.Thread.State的枚举类中这样定义：

public enum State {	//里面的对象表示线程的生命周期
	NEW,	//新建
	RUNNABLE,	//就绪+运行
	BLOCKED,	//阻塞
	WAITING,	//等待
	TIMED_WAITING,	//有指定时间的等待
	TERMINATED;		//死亡
}

State是Thread类中的内部类，还是一个枚举类。

🍰详细介绍

<1> NEW（新建）：线程刚被创建，但是并未启动。还没调用start方法。

还是JDK1.5之前版本的"新建"。

<2> RUNNABLE（可运行）：这里没有区分就绪和运行状态。

因为对于Java对象来说，只能标记为可运行，至于什么时候运行，不是JVM来控制的了，是OS来进行调度的，而且时间非常短暂，因此对于Java对象的状态来说，无法区分。

"就绪"又可以叫"准备"，"准备"和"运行"合在一起，称为Runnable。

这是一个可以运行的状态，不区分是准备好了还是正在运行了。

<3> Teminated（被终止）：表明此线程已经结束生命周期，终止运行。

还是JDK1.5之前版本的"死亡"。

<4> 重点说明，根据Thread.State 的定义，根据不同方法的调用，将阻塞状态分为三种 ：BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING。

• BLOCKED（锁阻塞）：在API中的介绍为：一个正在阻塞、等待一个监视器锁（锁对象）的线程处于这一状态。只有获得锁对象的线程才能有执行机会。
  • 比如，线程A与线程B代码中使用同一锁，如果线程A获取到锁，线程A进入到Runnable状态，那么线程B就进入到Blocked锁阻塞状态。
• TIMED_WAITING（计时等待）：在API中的介绍为：一个正在限时等待另一个线程执行一个（唤醒）动作的线程处于这一状态。
  • 当前线程执行过程中遇到Thread类的sleep或join，Object类的wait，LockSupport类的park方法，并且在调用这些方法时，设置了时间，那么当前线程会进入TIMED_WAITING，直到时间到，或被中断。
• WAITING（无限等待）：在API中介绍为：一个正在无限期等待另一个线程执行一个特别的（唤醒）动作的线程处于这一状态。
  • 当前线程执行过程中遇到遇到Object类的wait，Thread类的join，LockSupport类的park方法，并且在调用这些方法时，没有指定时间，那么当前线程会进入WAITING状态，直到被唤醒。
    • 通过Object类的wait进入WAITING状态的要有Object的notify/notifyAll唤醒；
    • 通过Condition的await进入WAITING状态的要有Condition的signal方法唤醒；
    • 通过LockSupport类的park方法进入WAITING状态的要有LockSupport类的unpark方法唤醒；
    • 通过Thread类的join进入WAITING状态，只有调用join方法的线程对象结束才能让当前线程恢复；

若wait()小括号里面没有写时间，这个就是无限等待，只能被notify()。

若wait()小括号里面写了时间，到了时间就会结束等待，叫做指定时间的等待。

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🎲说明：当从WAITING或TIMED_WAITING恢复到Runnable状态时，如果发现当前线程没有得到监视器锁，那么会立刻转入BLOCKED状态。

我们在翻阅API的时候会发现Timed Waiting（计时等待） 与 Waiting（无限等待） 状态联系还是很紧密的，比如Waiting（无限等待） 状态中wait方法是空参的，而timed waiting（计时等待） 中wait方法是带参的。

这种带参的方法，其实是一种倒计时操作，相当于我们生活中的小闹钟，我们设定好时间，到时通知，可是如果提前得到（唤醒）通知，那么设定好时间在通知也就显得多此一举了，那么这种设计方案其实是一举两得。

如果没有得到（唤醒）通知，那么线程就处于Timed Waiting状态，直到倒计时完毕自动醒来；如果在倒计时期间得到（唤醒）通知，那么线程从Timed Waiting状态立刻唤醒。

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【举例】

public class ThreadStateTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SubThread t = new SubThread();
        System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
        t.start();

        while (Thread.State.TERMINATED != t.getState()) {
            System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
            Thread.sleep(500);
        }
        System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
    }
}

class SubThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("打印：" + i);
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            break;
        }
    }
}

命令行演示：

关于这些方法，现在了解即可，后面慢慢介绍。