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Java中线程的生命周期

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Java中线程的生命周期

1 介绍

本篇文章我们讨论下Java中的一个非常核心的概念:线程的生命周期。在Java编程语言中,多线程编程非常重要。线程从创建到销毁是有生命周期的,在线程的生命周期中,线程会经历多种状态(state)。

2 线程状态说明以及状态流转图

​java.lang.Thread​​类中有一个静态的枚举类:​​State​​,用来表示线程各种可能的状态:

public enum State {
/**
* NEW状态表示线程新创建,仍不能开始运行。
*/
NEW,

/**
* RUNNABLE表示线程可运行(runnable or ready to run),有可能正在运行,或者正在资源ready,比如CPU调度。
*/
RUNNABLE,

/**
* BLOCKED表示线程正在等待监视器锁(monitor lock),获取到监视器锁后可以进入同步代码块或者同步方法(synchronized block/method),当然可能是首次等待,也可能是调用Object.wait()等待之后再被唤醒(Object.notify()或者Object.notifyAll())后,因为唤醒后一般不能直接进入Runnable状态,需要重写争抢监视器锁,这时仍然是BLOCKED状态。
*/
BLOCKED,

/**
* WAITING状态表示当前线程正在等待其他线程的一些动作(无超时时间的等待),包括如下三个场景:
* Object.wait()调用之后等待其他线程调用Object.notify()或者Object.notifyAll()
* Thread.join()调用之后等待指定的线程终止(进入TERMINATED状态)
* LockSupport.park()调用之后等待等待其他线程调用LockSupport.unpark(thread)
*/
WAITING,

/**
* TIMED_WAITING状态表示当前线程在限定时间内等待其他线程的一些动作,包括如下几个场景:
* Thread.sleep
* Object.wait指定等待时间
* Thread.join指定等待时间
* LockSupport.parkNanos
* LockSupport.parkUntil
*/
TIMED_WAITING,

/**
* TERMINATED表示终止状态,线程已经执行完成。
*/
TERMINATED;
}
复制代码

线程的可能状态流转图(状态机)如下所示:

Java中线程的生命周期

注意上面的​​Blocked​​状态,线程调用​​Object.wait()​​等待之后会进入​​WAITING​​或​​TIMED_WAITING​​状态,而再被唤醒(​​Object.notify()​​或者​​Object.notifyAll()​​)后,由于唤醒后一般不能直接进入​​Runnable​​状态,需要重写争抢监视器锁,这时仍然是先进入​​BLOCKED​​状态。

3 线程各状态实战举例

3.1 NEW

​NEW​​状态表示线程新创建,仍不能开始运行。当调用了线程的​​start()​​方法后线程才开始运行。下面的代码表示新创建的线程处于​​NEW​​状态:

Runnable runnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程任务运行中...");
}
};
Thread thread = new Thread(runnable);
System.out.println(thread.getState());
复制代码

运行结果如下:

Java中线程的生命周期

3.2 Runnable

​RUNNABLE​​表示线程可运行(runnable or ready to run),有可能正在运行,或者正在资源ready,比如CPU调度。在多线程环境下,JVM中的线程调度器给每个线程分配一定的时间片去执行,执行完分配的之后之后,换为其他线程执行(分时复用机制)。我们继续基于前面的代码,把线程启动起来,然后看下线程的状态:

Runnable runnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程任务运行中...");
}
};
Thread thread = new Thread(runnable);
thread.start();
System.out.println(thread.getState());
复制代码

运行结果如下:

Java中线程的生命周期

有一点需要注意:由于线程启动之后可能非常快就直接执行完,因此可能输出​​TERMINATED​​状态。

3.3 Blocked

当一个线程等待获取监视器锁(monitor lock)的时候,会处于​​BLOCKED​​状态,之所以要等待获取监视器锁,是因为当前监视器锁正在被其他线程占有。下面我们复现该线程状态:

public class TestMain {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(new DemoBlockedRunnable());
Thread t2 = new Thread(new DemoBlockedRunnable());
t1.start();
t2.start();
Thread.sleep(1000);
System.out.println(t2.getState());
System.exit(0);
}
}

class DemoBlockedRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
commonResource();
}

public static synchronized void commonResource() {
while(true) {
// Infinite loop to mimic heavy processing
// 't1' won't leave this method
// when 't2' try to enter this
}
}
}
复制代码

输出如下:

Java中线程的生命周期

上述代码中,由于​​t1​​先抢占了​​类DemoBlockedRunnable​​上的监视器锁,并且​​t1​​进入了无限循环,导致​​t2​​一直在等待获取监视器锁,因此打印​​t2​​的线程状态为​​BLOCKED​​。

3.4 Waiting

WAITING状态表示当前线程正在等待其他线程的一些动作(无超时时间的等待),包括如下三个场景:

  1. object.wait()调用之后等待其他线程调用Object.notify()或者Object.notifyAll();
  2. thread.join()调用之后等待指定的线程终止(进入TERMINATED状态);
  3. LockSupport.park()调用之后等待等待其他线程调用LockSupport.unpark(thread);

下面我们复现该线程状态:

public class TestMain {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(new Runnable1());
Thread t2 = new Thread(new Runnable2(t1));
t1.start();
t2.start();
Thread.sleep(1000);
System.out.println(t2.getState());
}
}

class Runnable1 implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("Runnable1 begin run...");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Runnable1 end run...");
}
}

class Runnable2 implements Runnable {
private Thread runnable1;
public Runnable2(Thread runnable1) {
this.runnable1 = runnable1;
}
@Override
public void run() {
System.out.println("Runnable2 begin run...");
try {
runnable1.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Runnable2 end run...");
}
}
复制代码

输出如下:

Java中线程的生命周期

这里由于线程​​t2​​调用了​​thread.join()​​,因此陷入​​WAITING​​状态。

3.5 Timed Waiting

TIMED_WAITING状态表示当前线程在限定时间内等待其他线程的一些动作,包括如下几个场景:

  1. Thread.sleep(long mills)
  2. object.wait(int timeout)
  3. thread.join(long mills)
  4. LockSupport.parkNanos
  5. LockSupport.parkUntil
public class TestMain {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
t1.start();
Thread.sleep(1000);
System.out.println(t1.getState());
}
}
复制代码

输出如下:

Java中线程的生命周期

这里由于线程​​t1​​调用了​​Thread.sleep(2000)​​,因此在等待期内的状态为​​TIMED_WAITING​​。

3.6 Terminated

​TERMINATED​​是线程终止状态,线程完成执行或者异常终止后都会处于​​TERMINATED​​状态。

public class TestMain {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("t1 running begin..");
System.out.println("t1 running end..");
}
});
t1.start();
Thread.sleep(1000);
System.out.println(t1.getState());
}
}
复制代码

输出如下:

Java中线程的生命周期

4 总结

线程是Java多线程编程的基础,本文讨论了Java中线程的生命周期,以及生命周期中可能出现的6种状态,每种状态都举例进行了说明。

本文来自网络,不代表技术学习分享_一航技术立场,转载请注明出处。

作者: 一航技术

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