深入理解Java多线程(1.3)- Java线程的生命周期

2020年9月9日14:21:40 评论 43

前言

当线程被创建并启动以后,它既不是一启动就进入了执行状态,也不是一直处于执行状态。在线程的生命周期中,它要经过 新建(New)、就绪(Runnable)、运行(Running)、阻塞(Blocked)和终止(Terminated)5种状态。尤其是当线程启动以后,它不可能一直"霸占"着CPU独自运行,所以CPU需要在多条线程之间切换,于是 线程状态也会多次在运行、阻塞之间切换

线程生命周期的5个状态:新建、就绪、运行、阻塞、销毁。

  • 新建:就是刚使用new方法,new出来的线程;
  • 就绪:就是调用的线程的start()方法后,这时候线程处于等待CPU分配资源阶段,谁先抢的CPU资源,谁开始执行;
  • 运行:当就绪的线程被调度并获得CPU资源时,便进入运行状态,run方法定义了线程的操作和功能;
  • 阻塞:在运行状态的时候,可能因为某些原因导致运行状态的线程变成了阻塞状态,比如sleep()、wait()之后线程就处于了阻塞状态,这个时候需要其他机制将处于阻塞状态的线程唤醒,比如调用notify或者notifyAll()方法。唤醒的线程不会立刻执行run方法,它们要再次等待CPU分配资源进入运行状态;
  • 终止:如果线程正常执行完毕后或线程被提前强制性的终止或出现异常导致结束,那么线程就要被销毁,释放资源;

完整的生命周期图如下:
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新建状态

我们来看下面一段代码:

Thread t1 = new Thread();

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。只有当我们调用了 start() 方法之后,该线程才会被创建出来,进入Runnable状态。只有当我们调用了 start() 方法之后,该线程才会被创建出来

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此时的线程情况如下:

  1. 此时JVM为其分配内存,并初始化其成员变量的值
  2. 此时线程对象没有表现出任何线程的动态特征,程序也不会执行线程的线程执行体;

就绪状态

调用start()方法后,JVM 进程会去创建一个新的线程,而此线程不会马上被 CPU 调度运行,进入Running状态,这里会有一个中间状态,就是Runnable状态,你可以理解为等待被 CPU 调度的状态

t1.start()

用一张图表示如下:

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当线程对象调用了start()方法之后,该线程处于 就绪状态。此时的线程情况如下:

  1. 此时JVM会为其 创建方法调用栈和程序计数器
  2. 该状态的线程一直处于 线程就绪队列(尽管是采用队列形式,事实上,把它称为可运行池而不是可运行队列。因为CPU的调度不一定是按照先进先出的顺序来调度的),线程并没有开始运行;
  3. 此时线程 等待系统为其分配CPU时间片,并不是说执行了start()方法就立即执行;

那么处于Runnable状态的线程能发生哪些状态转变?

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Runnable状态的线程无法直接进入Blocked状态和Terminated状态的。只有处在Running状态的线程,换句话说,只有获得CPU调度执行权的线程才有资格进入Blocked状态和Terminated状态,Runnable状态的线程要么能被转换成Running状态,要么被意外终止。

运行状态

当CPU调度发生,并从任务队列中选中了某个Runnable线程时,该线程会进入Running执行状态,并且开始调用run()方法中逻辑代码。该线程处于 运行状态

  1. 如果计算机只有一个CPU,那么在任何时刻只有一个线程处于运行状态;
  2. 如果在一个多处理器的机器上,将会有多个线程并行执行,处于运行状态;
  3. 当线程数大于处理器数时,依然会存在多个线程在同一个CPU上轮换的现象;

处于运行状态的线程最为复杂,它 不可能一直处于运行状态(除非它的线程执行体足够短,瞬间就执行结束了),线程在运行过程中需要被中断,目的是使其他线程获得执行的机会,线程调度的细节取决于底层平台所采用的策略。线程状态可能会变为 阻塞状态、就绪状态和死亡状态。比如:

  1. 对于采用 抢占式策略 的系统而言,系统会给每个可执行的线程分配一个时间片来处理任务;当该时间片用完后,系统就会剥夺该线程所占用的资源,让其他线程获得执行的机会。线程就会又 从运行状态变为就绪状态,重新等待系统分配资源;
  2. 对于采用 协作式策略的系统而言,只有当一个线程调用了它的yield()方法后才会放弃所占用的资源—也就是必须由该线程主动放弃所占用的资源,线程就会又 从运行状态变为就绪状态

那么处于Running状态的线程能发生哪些状态转变?

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  • 被转换成Terminated状态,比如调用 stop() 方法;
  • 被转换成Blocked状态,比如调用了sleep, wait 方法被加入 waitSet 中;
  • 被转换成Blocked状态,如进行 IO 阻塞操作,如查询数据库进入阻塞状态;
  • 被转换成Blocked状态,比如获取某个锁的释放,而被加入该锁的阻塞队列中;
  • 该线程的时间片用完,CPU 再次调度,进入Runnable状态;
  • 线程主动调用 yield 方法,让出 CPU 资源,进入Runnable状态

阻塞状态

当发生如下情况时,线程将会进入阻塞状态:

  1. 线程调用sleep()方法,主动放弃所占用的处理器资源,暂时进入中断状态(不会释放持有的对象锁),时间到后等待系统分配CPU继续执行;
  2. 线程调用一个阻塞式IO方法,在该方法返回之前,该线程被阻塞;
  3. 线程试图获得一个同步监视器,但该同步监视器正被其他线程所持有;
  4. 程序调用了线程的suspend方法将线程挂起
  5. 线程调用wait,等待notify/notifyAll唤醒时(会释放持有的对象锁);

阻塞状态分类:

  1. 等待阻塞:运行状态中的 线程执行wait()方法,使本线程进入到等待阻塞状态;
  2. 同步阻塞:线程在 获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程占用),它会进入到同步阻塞状态;
  3. 其他阻塞:通过调用线程的 sleep()或join()或发出I/O请求 时,线程会进入到阻塞状态。当 sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕 时,线程重新转入就绪状态;

在阻塞状态的线程只能进入就绪状态,无法直接进入运行状态。而就绪和运行状态之间的转换通常不受程序控制,而是由系统线程调度所决定。当处于就绪状态的线程获得处理器资源时,该线程进入运行状态;当处于运行状态的线程失去处理器资源时,该线程进入就绪状态

但有一个方法例外,调用yield()方法可以让运行状态的线程转入就绪状态

Blocked状态的线程能够发生哪些状态改变?

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  • 被转换成Terminated状态,比如调用 stop() 方法,或者是 JVM 意外 Crash;
  • 被转换成Runnable状态,阻塞时间结束,比如读取到了数据库的数据后;
  • 完成了指定时间的休眠,进入到Runnable状态;
  • 正在wait中的线程,被其他线程调用notify/notifyAll方法唤醒,进入到Runnable状态;
  • 线程获取到了想要的锁资源,进入Runnable状态;
  • 线程在阻塞状态下被打断,如其他线程调用了interrupt方法,进入到Runnable状态;

终止状态

一旦线程进入了Terminated状态,就意味着这个线程生命的终结,线程会以如下3种方式结束,结束后就处于 死亡状态

  1. run()或call()方法执行完成,线程正常结束;
  2. 线程抛出一个未捕获的Exception或Error
  3. 直接调用该线程stop()方法来结束该线程—该方法容易导致死锁,通常不推荐使用;

处于死亡状态的线程对象也许是活的,但是,它已经不是一个单独执行的线程。线程一旦死亡,就不能复生。 如果在一个死去的线程上调用start()方法,会抛出java.lang.IllegalThreadStateException异常

所以,需要注意的是:

一旦线程通过start()方法启动后就再也不能回到新建(NEW)状态,线程终止后也不能再回到就绪(RUNNABLE)状态

转自:
https://www.cnblogs.com/marsitman/p/11228684.html
https://www.jianshu.com/p/468c660d02da
素课网
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