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Java线程的6种状态与生命周期是什么

1.线程状态(生命周期)一个线程在给定的时间点只能处于一种状态。线程可以有如下6种状态:New(新创建):未启动的线程;Runnable(可运行):可运行的线程,需要等待操作系统资源;Blocked(被阻塞):等待监视器锁而被阻塞的线程;Waiting(等待):等待唤醒状态,无限期地等待另一个线程唤醒;Timedwaiting(计时等待):在指定的等待时间内等待另一个线程执行操作的线程;Terminated(被终止):已退出的线程。要确定一个线程的当前状态,可调用getState方法线程状态关系图注意:虚

本文目录

      1.线程状态(生命周期)

      一个线程在给定的时间点只能处于一种状态。

      线程可以有如下6 种状态:

      • New (新创建):未启动的线程;

      • Runnable (可运行):可运行的线程,需要等待操作系统资源;

      • Blocked (被阻塞):等待监视器锁而被阻塞的线程;

      • Waiting (等待):等待唤醒状态,无限期地等待另一个线程唤醒;

      • Timed waiting (计时等待):在指定的等待时间内等待另一个线程执行操作的线程;

      • Terminated (被终止):已退出的线程。

      要确定一个线程的当前状态, 可调用getState 方法

      线程状态关系图

      注意:虚线框(全大写英文)的状态为Java线程状态。

      Java线程的6种状态与生命周期是什么

      2.操作线程状态

      2.1.新创建状态(NEW)

      就是实例化线程完成后,未启动线程的状态。

      可通过三种方式创建线程

      • 重写Thread类run()方法

      • 实现Runnable接口

      • 实现Callable接口

      一个简单的例子概括三种方式

      public class Demo {
      
          public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
              /**
               * 1.直接重写run() 或继承Thread类再重写run()
               */
              Thread thread = new Thread() {
                  @Override
                  public void run() {
                      System.out.println("Thread");
                  }
              };
              // 开启线程
              thread.start();
      
              /**
               * 2.lambda、内部类或线程类方式实现Runnable接口,实现run()方法
               * 再交给Thread 类
               */
              Thread runThread = new Thread(() -> {
                  System.out.println("Runnable");
              });
              // 开启线程
              runThread.start();
      
              /**
               * 3.lambda、内部类或线程类方式实现Callable接口,实现call()方法
               * 再交给Thread 类:FutureTask本质也是Runnable实现类
               */
              FutureTask futureTask = new FutureTask(() -> {
                  System.out.println("Callable");
                  return "CallableThread";
              });
              Thread callThread = new Thread(futureTask);
              // 开启线程
              callThread.start();
              // 获取call()方法的返回值
              String s = futureTask.get();
              System.out.println("call()方法的返回值:"+s);
          }
      
      }

      不重写 run() 或 call() 方法直接实例化Thread类创建的线程没有实际意义;

      只有Callable方式创建的线程可以获取线程的返回值。

      2.2.可运行状态(RUNNABLE)

      该状态指的是线程实例化对象调用start()方法后进入的状态。线程处于可以运行状态,如果有处理器等资源,就可以执行程序。

      该状态在操作系统层面包含两步:线程就绪和线程运行中,但在Java线程状态中,这两步都统称为Runnable(可运行)状态。

      线程由就绪状态变为运行状态,重点就看你的线程有没有抢到CPU资源(CPU时间片),谁抢到就运行,没抢到就等。因为CPU时间片(执行时间)非常短,大概十几毫秒,所以线程切换的这个时间是非常短的,就绪状态变为运行状态的时间也非常短,在开发时几乎感觉不到这种状态的变化,所以在Java中将两者看作是一个整体,重点关注线程可否运行并区别于其他状态即可,更进一步简化线程的开发。如果你的程序要运行很久(比如写个死循环),在一个CPU时间片内没有执行完成,那么你的线程就要抢下一次的CPU时间片,抢到了才可以继续执行程序,没抢到那就要继续抢,直到线程中的程序执行完成。

      其实这个场景应该都见到过,例如多个线程执行同一个程序,都将日志打印到同一个文件时,就会出现不同线程的日志混在了一起的情况,不利于排查问题。解决这种问题常见的方法有:一是分线程打印日志到不同文件;二是将日志信息保存到字符串对象中,在程序的最后将日志信息一次性打印到文件。第二种方式就是利用CPU的一个时间片来完成日志信息的打印。

      注意:程序只能对新建状态的线程调用start()方法,不要对处于非新建状态的线程调用start() 方法,这都会引发IllegalThreadStateException异常。

      2.3.被阻塞状态(BLOCKED)

      线程处于等待监视器锁而被阻塞的状态。有一个线程获取了锁未释放,其他线程也来获取,但发现获取不到锁也进入了被阻塞状态。

      被阻塞状态只存在于多线程并发访问下,区别于后面两种因线程自己进入”等待“而导致的阻塞。

      进入状态

      • 进入synchronized 代码块/方法

      • 未获取到锁

      退出状态

      • 获取到监视器锁

      2.4.等待唤醒状态(WAITING)

      整个流程是这样的:线程在某个对象的同步方法中先获取到对象锁;在执行wait方法时,该线程将释放对象锁,并且该线程被放入到这个对象的等待队列;等待另一个线程获取到同一个对象的锁,然后通过notify() 或 notifyAll() 方法唤醒对象等待队列中的线程。

      从整个流程可以知道

      wait (),notify () 和 notifyAll () 方法需要在线程获取到锁的情况下才可以继续执行,所以这三个方法都需要放在同步代码块/方法中执行,否则报异常:java.lang.IllegalMonitorStateException。

      在同步代码块中,线程进入WAITING 状态时,锁会被释放,不会导致该线程阻塞。反过来想下,如果锁没释放,那其他线程就没办法获取锁,也就没办法唤醒它。

      进入状态

      • object.wait()

      • thread.join()

      • LockSupport.park()

      退出状态

      • object.notify()

      • object.notifyall()

      • LockSupport.unpark()

      2.5.计时等待状态(TIMED_WAITING)

      一般是计时结束就会自动唤醒线程继续执行后面的程序,对于Object.wait(long) 方法还可以主动通知唤醒。

      注意:Thread类下的sleep() 方法可以放在任意地方执行;而wait(long) 方法和wait() 方法一样,需要放在同步代码块/方法中执行,否则报异常:java.lang.IllegalMonitorStateException。

      进入状态

      • Thread.sleep(long)

      • Object.wait(long)

      • Thread.join(long)

      • LockSupport.parkNanos(long)

      • LockSupport.parkNanos(Object blocker, long nanos)

      • LockSupport.parkUntil(long)

      • LockSupport.parkUntil(Object blocker, long deadline)

      注:blocker 参数为负责此线程驻留的同步对象。

      退出状态

      • 计时结束

      • LockSupport.unpark(Thread)

      • object.notify()

      • object.notifyall()

      2.6.终止(TERMINATED)

      线程执行结束

      • run()/call() 执行完成

      • stop()线程

      • 错误或异常>>意外死亡

      stop() 方法已弃用。

      3.查看线程的6种状态

      通过一个简单的例子来查看线程出现的6种状态。

      案例

      public class Demo3 {
          private static Object object ="obj";
          
          public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
      
              Thread thread0 = new Thread(() -> {
                  try {
                      // 被阻塞状态(BLOCKED)
                      synchronized (object){
                          System.out.println("thread0 进入:等待唤醒状态(WAITING)");
                          object.wait();
                          System.out.println("thread0 被解除完成:等待唤醒状态(WAITING)");
                      }
                      System.out.println("thread0 "+Thread.currentThread().getState());
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
              });
              // 新创建状态(NEW)
              System.out.println(thread0.getName()+":"+thread0.getState());
      
              Thread thread1 = new Thread(() -> {
                  try {
                      System.out.println("thread1 进入:计时等待状态(TIMED_WAITING)");
                      Thread.sleep(2);
                      System.out.println("thread1 出来:计时等待状态(TIMED_WAITING)");
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
                  // 被阻塞状态(BLOCKED)
                  synchronized (object){
                      System.out.println("thread1 解除:等待唤醒状态(WAITING)");
                      object.notify();
                      System.out.println("thread1 解除完成:等待唤醒状态(WAITING)");
                  }
                  System.out.println("thread1 "+Thread.currentThread().getState());
              });
              // 新创建状态(NEW)
              System.out.println(thread1.getName()+":"+thread1.getState());
      
              printState(thread0);
              printState(thread1);
      
              // 可运行状态(RUNNABLE)
              thread0.start();
              // 可运行状态(RUNNABLE)
              thread1.start();
      
          }
          
          
          // 使用独立线程来打印线程状态
          private static void printState(Thread thread) {
              new Thread(()->{
                  while (true){
                      System.out.println(thread.getName()+":"+thread.getState());
                      if (thread.getState().equals(Thread.State.TERMINATED)){
                          System.out.println(thread.getName()+":"+thread.getState());
                          break;
                      }
                  }
              }).start();
          }
      }

      执行结果:简化后的输出结果

      Thread-0:NEW
      Thread-1:NEW
      Thread-0:RUNNABLE
      Thread-1:RUNNABLE
      thread0 进入:等待唤醒状态(WAITING)
      Thread-1:BLOCKED
      thread1 进入:计时等待状态(TIMED_WAITING)
      Thread-0:BLOCKED
      Thread-0:WAITING
      ……
      Thread-0:WAITING
      Thread-1:BLOCKED
      Thread-1:TIMED_WAITING
      ……
      Thread-1:TIMED_WAITING
      Thread-1:BLOCKED
      ……
      Thread-1:BLOCKED
      Thread-0:WAITING
      ……
      Thread-0:WAITING
      thread1 出来:计时等待状态(TIMED_WAITING)
      Thread-0:WAITING
      Thread-1:BLOCKED
      thread1 解除:等待唤醒状态(WAITING)
      Thread-1:BLOCKED
      Thread-0:WAITING
      Thread-0:BLOCKED
      thread1 解除完成:等待唤醒状态(WAITING)
      Thread-1:BLOCKED
      thread1 RUNNABLE
      Thread-0:BLOCKED
      Thread-1:TERMINATED
      thread0 被解除完成:等待唤醒状态(WAITING)
      Thread-0:BLOCKED
      thread0 RUNNABLE
      Thread-0:TERMINATED

      Java线程的6种状态与生命周期是什么

      最终的执行结果如图。

      注意:因为案例中使用了独立线程来打印不同线程的状态,会出现状态打印稍微延迟的情况。

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