Java线程的生命周期

原创
顾立剑
并发编程
0 ℃

概要

目前CPU的运算速度已经达到了百亿次每秒，甚至更高的量级，家用电脑即使维持操作系统正常运行的进程也会有数十个，线程更是数以百计。

线程是CPU的调度和分派的基本单位，为了更充分地利用CPU资源以及提高生产率和高效地完成任务，在现实场景中一般都会采用多线程处理。

线程的生命周期

线程的生命周期大致可以分为下面五种状态：New(新建状态)、RUNABLE(就绪状态)、RUNNING(运行状态)、休眠状态、DEAD(终止状态)

image-20190331203604063

1、新建状态，是线程被创建且未启动的状态；这里的创建，仅仅是在JAVA的这种编程语言层面被创建，而在操作系统层面，真正的线程还没有被创建。

1
Thread t1 = new Thread()

2、就绪状态，指的是调用start()方法之后，线程等待分配给CPU执行（这时候，线程已经在操作系统层面被创建）

1
t1.start()

3、运行状态，当CPU空闲时，线程被分得CPU时间片，执行Run()方法的状态

4、休眠状态，运行状态的线程，如果调用一个阻塞的API或者等待某个事件，那么线程的状态就会转换到休眠状态，一般有以下几种情况

  • 同步阻塞：锁被其它线程占用
  • 主动阻塞：调用Thread的某些方法，主动让出CPU执行权，比如：sleep()、join()等方法
  • 等待阻塞：执行了wait()方法

5、终止状态，线程执行完（run()方法执行结束）或者出现异常就会进入终止状态

对应的是JAVA中Thread类State中的六种状态

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
public class Thread implements Runnable {
   //.........
	
    public enum State {
        NEW, // 初始化状态
      
        RUNNABLE, // 可运行/运行状态
      
        BLOCKED, // 阻塞状态
        
        WAITING, // 无时限等待
       
        TIMED_WAITING, // 有时限等待
  
        TERMINATED; // 终止状态
    }
   
    // ..........
}

休眠状态(BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING)与RUNNING状态的转换

1、RUNNING状态与BLOCKED状态的转换

  • 线程等待 synchronized 的隐式锁，RUNNING —> BLOCKED

  • 线程获得 synchronized 的隐式锁，BLOCKED —> RUNNING

2、RUNNING状态与WAITING状态的转换

  • 获得 synchronized 隐式锁的线程，调用无参数的Object.wait()方法
  • 调用无参数Thread.join()方法
  • 调用LockSupport.park()方法，线程阻塞切换到WAITING状态，
  • 调用LockSupport.unpark()方法，可唤醒线程，从WAITING状态切换到RUNNING状态

3、RUNNING状态与TIMED_WAITING状态的转换

  • 调用带超时参数的 Thread..sleep(long millis)方法
  • 获得 synchronized 隐式锁的线程，调用带超时参数的Object.wait(long timeout)方法
  • 调用带超时参数的Thread.join(long millis)方法
  • 调用带超时参数的LockSupport.parkNanos(Object blocker，long deadline)方法
  • 调用带超时参数的LockSupport.parkUntil(long deadline)方法

废弃掉的线程方法 ：stop()、suspend()、resume()

stop()方法，会真正的杀死线程，不给线程任何喘息的机会，假设获得 synchronized 隐式锁的线程，此刻执行stop()方法，该锁不会被释放，导致其它线程没有任何机会获得锁，显然这样的结果不是我们想要见到的。

suspend() 和resume()方法同样，因为某种不可预料的原因，已经被建议不在使用

不能使用stop()、suspend() 、resume() 这些方法来终止线程或者唤醒线程，那么我们应该使用什么方法来做呢？答案是：优雅的使用Thread.interrupt()方法来做

优雅的Thread.interrupt()方法中断线程

interrupt() 方法仅仅是通知线程，线程有机会执行一些后续操作，同时也可以无视这个通知，这个方法通过修改了调用线程的中断状态来告知那个线程，说它被中断了，线程可以通过isInterrupted() 方法，检测是不是自己被中断。

当线程被阻塞的时候，比如被Object.wait, Thread.join和Thread.sleep三种方法之一阻塞时；调用它的interrput()方法，会产生InterruptedException异常。

扩展知识点

探秘局部变量不会引发并发问题的原因

在Java领域，线程可以拥有自己的操作数栈，程序计数器、局部变量表等资源；我们都知道，多个线程同时访问共享变量的时候，会导致数据不一致性等并发问题；但是 Java 方法里面的局部变量是不存在并发问题的，具体为什么呢？我们先来了解一下这些基础知识。

局部变量的作用域是方法内部的，当方法执行完了，局部变量也就销毁了，也就是说局部变量应该是和方法同生共死的。

Java中的方法是如何调用的？当调用方法时，会创建新的栈帧，并压入调用栈；当方法返回时，对应的栈帧就会被自动弹出。也就是说，栈帧和方法是同生共死的。

从上面我们可以得出：方法的调用就是压栈和出栈的过程，而在Java中的方法的局部变量又是存储在栈帧中，所以我们用下面的示意图帮助大家理解一下

image-20190330184914554

说了那么多，我们还没有解释局部变量为啥不会产生并发问题，以上，我们知道了，方法的调用是压栈和出栈（栈帧）的过程，局部变量又存储在栈帧中。那么我们的线程和调用栈又有什么关系呢，答案是：每个线程都有自己独立的调用栈

image-20190330190001478

到现在，相信大家都已经明白了，局部变量之所以不存在并发问题，是因为，每个线程都有自己的调用栈，局部变量都保存在线程各自的调用栈里面，没有共享，自然就不存在并发问题。

欢迎大家关注公众号：小白程序之路（whiteontheroad），第一时间获取最新信息！！！


小白程序之路
并发编程