Java 中线程的生命周期和状态
Java 中任意时间点的线程存在于以下任意一种状态。线程在任何时刻都只处于所示状态之一:
- 新的
- 可追捕的
- 堵塞的
- 等待
- 定时等待
- 终止的
下图显示了线程在任何时刻的各种状态。
图片来源: Core Java Vol 1，第 9 版，霍斯特曼，Cay S. & Cornell，Gary_2013
线程的生命周期
- 新线程:新线程创建后，处于新状态。当线程处于此状态时，线程尚未开始运行。当一个线程处于新状态时，它的代码还没有运行，还没有开始执行。
- 可运行状态:准备运行的线程被移动到可运行状态。在这种状态下，线程可能实际上正在运行，也可能随时准备运行。线程调度器的责任是给线程运行的时间。 多线程程序为每个线程分配固定的时间。每个线程都运行一小段时间，然后暂停，将 CPU 让给另一个线程，这样其他线程就有机会运行。当这种情况发生时，所有准备运行的线程都处于可运行状态，等待中央处理器和当前运行的线程。
-
Blocked/Waiting state:When a thread is temporarily inactive, then it’s in one of the following states:
- 堵塞的
- 等待
例如，当一个线程正在等待输入/输出完成时，它就处于阻塞状态。线程调度器负责重新激活和调度阻塞/等待的线程。处于这种状态的线程在进入可运行状态之前不能继续执行。处于这些状态的任何线程都不会消耗任何 CPU 周期。
当一个线程试图访问当前被其他线程锁定的受保护代码段时，它就处于阻塞状态。当受保护的部分被解锁时，调度为该部分挑选一个被阻塞的线程，并将其移动到可运行状态。然而，当一个线程在某个条件下等待另一个线程时，它就处于等待状态。当这个条件满足时，调度器被通知，等待的线程被移动到可运行状态。
如果当前正在运行的线程被移动到阻塞/等待状态，则线程调度器会调度另一个处于可运行状态的线程运行。线程调度器负责确定运行哪个线程。
-
定时等待:线程调用带超时参数的方法时，处于定时等待状态。线程处于这种状态，直到超时完成或收到通知。例如，当一个线程调用睡眠或条件等待时，它会被移动到定时等待状态。
-
Terminated State: A thread terminates because of either of the following reasons:
- 因为它正常存在。当线程的代码完全由程序执行时，就会发生这种情况。
- 因为出现了一些不寻常的错误事件，如分段错误或未处理的异常。
处于终止状态的线程不再消耗任何 CPU 周期。
在 Java 中实现线程状态
在 Java 中，要获取线程的当前状态，使用 Thread.getState() 方法获取线程的当前状态。Java 提供了 java.lang.Thread.State 类，该类为线程的状态定义了 ENUM 常量，其概要如下:
-
Constant type: New
java Declaration: public static final Thread.State NEW描述:尚未启动的线程的线程状态。
-
Constant type: Runnable
java Declaration: public static final Thread.State RUNNABLE描述:可运行线程的线程状态。处于可运行状态的线程正在 Java 虚拟机中执行，但它可能正在等待操作系统的其他资源，如处理器。
-
Constant type: Blocked
java Declaration: public static final Thread.State BLOCKED描述:等待监视器锁定的线程被阻塞的线程状态。处于阻塞状态的线程正在等待监视器锁进入同步块/方法，或者在调用 Object.wait()后重新进入同步块/方法。
-
常量类型:等待
Declaration: public static final Thread.State WAITING
描述:等待线程的线程状态。等待线程的线程状态。由于调用以下方法之一，线程处于等待状态:
- 对象。不超时等待
- 线程连接没有超时
- LockSupport.park
处于等待状态的线程正在等待另一个线程执行特定的操作。
-
Constant type: Timed Waiting
java Declaration: public static final Thread.State TIMED_WAITING描述:等待时间指定的等待线程的线程状态。由于以指定的正等待时间调用以下方法之一，线程处于定时等待状态:
- 线程。睡眠
- 对象。超时等待
- Thread.join 超时
- LockSupport.parkNanos
- 锁定支持.停车直到 Constant type:* Terminated
java Declaration: public static final Thread.State TERMINATED描述:终止线程的线程状态。线程已完成执行。
// Java program to demonstrate thread states
class thread implements Runnable
{
public void run()
{
// moving thread2 to timed waiting state
try
{
Thread.sleep(1500);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
System.out.println("State of thread1 while it called join() method on thread2 -"+
Test.thread1.getState());
try
{
Thread.sleep(200);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
public class Test implements Runnable
{
public static Thread thread1;
public static Test obj;
public static void main(String[] args)
{
obj = new Test();
thread1 = new Thread(obj);
// thread1 created and is currently in the NEW state.
System.out.println("State of thread1 after creating it - " + thread1.getState());
thread1.start();
// thread1 moved to Runnable state
System.out.println("State of thread1 after calling .start() method on it - " +
thread1.getState());
}
public void run()
{
thread myThread = new thread();
Thread thread2 = new Thread(myThread);
// thread1 created and is currently in the NEW state.
System.out.println("State of thread2 after creating it - "+ thread2.getState());
thread2.start();
// thread2 moved to Runnable state
System.out.println("State of thread2 after calling .start() method on it - " +
thread2.getState());
// moving thread1 to timed waiting state
try
{
//moving thread1 to timed waiting state
Thread.sleep(200);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
System.out.println("State of thread2 after calling .sleep() method on it - "+
thread2.getState() );
try
{
// waiting for thread2 to die
thread2.join();
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
System.out.println("State of thread2 when it has finished it's execution - " +
thread2.getState());
}
}
输出:
State of thread1 after creating it - NEW
State of thread1 after calling .start() method on it - RUNNABLE
State of thread2 after creating it - NEW
State of thread2 after calling .start() method on it - RUNNABLE
State of thread2 after calling .sleep() method on it - TIMED_WAITING
State of thread1 while it called join() method on thread2 -WAITING
State of thread2 when it has finished it's execution - TERMINATED
说明:创建新线程时，线程处于 new 状态。什么时候？在线程上调用 start()方法，线程调度器将其移动到 Runnable 状态。每当在线程实例上调用 join()方法时，执行该语句的当前线程将等待该线程进入终止状态。因此，在控制台上打印最终语句之前，程序调用 thread2 上的 join()使 thread1 等待 thread2 完成其执行并移动到 Terminated 状态。线程 1 进入等待状态，因为它正在等待线程 2 完成它的执行，因为它已经在线程 2 上调用了 join。
所用参考文献: 甲骨文、核心 Java 第 1 卷第 9 版，霍斯特曼，Cay S. &康乃尔，Gary_2013
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