Java—线程的生命周期及线程控制方法详解

2022-10-31 11:07:47

线程生命周期5种状态

介绍

线程的生命周期经过新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Bolocked）和死亡（Dead）

状态转换图

新建（New）

程序使用new关键字创建一个线程之后，该线程就处于新建状态，仅仅由Java虚拟机为其分配内存，并初始化其成员变量的值。不会执行线程的线程执行体。如Thread thread = new Thread()。

就绪（Runnable）

也称为“可执行状态”，线程对象调用start()方法后，该线程处于就绪状态。如thread.start()。Java虚拟机会为其创建方法调用栈和程序计数器（线程私有），处于就绪状态的线程并没有开始运行，只是表示该线程可以运行，线程何时运行取决于JVM中线程调度器的调度。

运行（Running）

处于就绪状态的线程获得CPU，开始执行run()方法的线程执行体，则该线程处于运行状态。（注意：线程只能从就绪状态进入到运行状态）

阻塞（Boloked）

阻塞状态是线程因为某种原因放弃了CPU的使用权，暂时停止运行，直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。当调用sleep()、一个阻塞式IO方法、同步锁、等待通知、suspend()方法挂起都会使线程进入阻塞状态。

线程调用sleep()方法主动放弃所占用的处理器资源；
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；
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；
线程在等待（wait()）某个通知（notify()）；
程序调用了线程的suspend()方法将该线程挂起，但这个方法易造成死锁，应该避免使用。

线程从阻塞状态解除——进入就绪状态的过程：

调用sleep()方法的线程经过了指定时间；
线程调用的阻塞式IO方法已经返回；
线程成功地获得试图取得的同步监视器（锁）；
线程正在等待某个通知时，其他线程发出了一个通知；
处于挂起状态的线程被调用了resume()恢复方法。

死亡（Dead）

以如下3种方式结束线程

run()或call()方法执行完成，线程正常结束；
线程抛出一个未捕获的Exception或Error；
直接调用该线程的stop()方法来结束该线程（该方法易造成死锁，不推荐使用）

注意：

当抛出一个异常后程序会结束，所以线程会终止；
sleep()方法会阻塞一个线程并不会终止；
创建一个新的线程也不会终止另一个线程。

判断线程是否死亡

可以通过isAlive()方法，线程对象的isAlive()方法返回true，即为线程存活；返回false，即为线程死亡。

线程处于就绪、运行、阻塞状态时，isAlive()返回true；线程处于新建、死亡状态时，isAlive()返回false。

start()和run()方法详解

start()和run()介绍

当程序使用new关键字创建了一个线程后，该线程就处于新建状态，此时它和其他Java对象是一样的，只是由JVM为其分配内存，并初始化其成员变量的值（此时线程对象没有任何的行为，也不执行线程执行体）。

当线程对象调用了start()方法后，线程就处于就绪状态，JVM为其创建方法调用栈和程序计数器，处于这个状态中的线程还没有真正的开始运行，只是表示这个线程此时是一个可运行状态。何时能运行？取决于JVM的线程调度器的调度。

处于就绪状态的线程获取CPU执行权限，开始执行run()方法的线程执行体，此时线程处于运行状态。（若只有一个CPU，任何时刻只能有一个线程处于运行状态，多线程处理任务时，会给人一种并发错觉，实际是CPU执行速度较快，多线程交织执行任务而已）

start()方法源码

 public synchronized void start() {

        /**

         * This method is not invoked for the main method thread or "system"

         * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added

         * to this method in the future may have to also be added to the VM.

         *

         * A zero status value corresponds to state "NEW".

         */

        //若线程不是就绪状态，就抛出异常

        if (threadStatus != 0)

            throw new IllegalThreadStateException();

        /* Notify the group that this thread is about to be started

         * so that it can be added to the group's list of threads

         * and the group's unstarted count can be decremented. */

        //将线程添加到ThreadGroup中

        group.add(this);

        boolean started = false;

        try {

        	//通过start0()方法启动线程

            start0();

            //设置线程启动的started标志位

            started = true;

        } finally {

            try {

                if (!started) {

                    group.threadStartFailed(this);

                }

            } catch (Throwable ignore) {

                /* do nothing. If start0 threw a Throwable then

                  it will be passed up the call stack */

            }

        }

    }

start()实际上通过本地方法start0()启动线程，会新运行一个线程，新线程会调用run()方法。

run()方法源码

    @Override

    public void run() {

        if (target != null) {

            target.run();

        }

    }

target是Runnable对象，run()直接调用Thread线程的Runnable成员的run()方法，并不会新建一个线程。

线程控制方法

sleep()方法

sleep()方法介绍

sleep(long millis)方法是Thread类的一个静态方法，作用是让当前线程暂停一段时间，并进入阻塞状态。

sleep()方法重载方式

public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException：让当前正在执行的线程暂停millis毫秒，并进入阻塞状态。
public static void sleep(long millis, int nanos) throws InterruptedException：让当前正在执行的线程暂停millis毫秒+nanos毫微秒，并进入阻塞状态。（很少用）

sleep()示例

通常用法就是

//让当前线程睡眠1000毫秒，即暂定1s

Thread.sleep(1000);

yield()方法

yield()方法介绍

yield()方法让当前正在执行的线程暂停，但不会阻塞线程，只是让线程转入就绪状态。
yield()方法让当前线程暂停，让系统的线程调度重新调度一次，所以会出现当某个线程调用了yield()方法后，线程调度器又重新将它调度出来执行。
yield()方法让当前线程暂停后，只有优先级>=当前线程的处于就绪状态的线程才能获取CPU执行权限。

yield()方法重载

public static native void yield();：静态方法。

yield()示例

//让当前线程暂停

Thread.yield();

线程优先级

每个线程执行都有一定的优先级，优先级高的线程获得CPU执行权限的机会比较大。
每个线程默认的优先级与创建它的父线程的优先级相同。所以main线程的优先级一般和自己创建的子线程优先级一样。
Thread类提供setPriority(int newPriority)和getPriority()方法设置和返回指定线程的优先级。其中setPriority()方法的参数可以是一个整数（1-10之间），也可以是静态常量。

MAX_PRIORITY：值为10.

MIN_PRIORITY：值为1.

NORM_PRIORITY：值为5.

join()方法

join()方法介绍

Thread类提供join()方法让一个线程等待另一个线程完成的方法；就是将指定的线程加入到当前线程，这样两个交替执行的线程就变成了顺序执行的线程，如线程A调用了线程B的join()方法，则线程A会等待线程B执行完毕后才会继续执行自己。
join()方法由使用线程的程序调用，调用线程调用线程t的t.join()方法后将会被阻塞，直到线程t执行完毕，调用线程才能继续执行。一般就是用于主线程内，等待其他线程执行完毕后，再继续执行main()函数。

join()方法重载方式

public final void join() throws InterruptedException：等待被join的线程执行完毕。
public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException：等待被join的线程的超时时间为millis毫秒。如果在millis毫秒内被join的线程还未结束执行流程，则调用线程不再等待。
public final synchronized void join(long millis, int nanos) throws InterruptedException：等待被join的线程的时间最长为millis毫秒+nanos毫微秒。（很少用）

join()方法示例

(1)未使用join()方法

代码

public class JoinMethodTest {

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("main thread start");

        Thread thread = new Thread(new Runnable() {

            @Override

            public void run() {

                System.out.println("child thread start");

                try {

                    Thread.sleep(1000);

                } catch (Exception e) {

                    e.printStackTrace();

                }

                System.out.println("child thread finshed");

            }

        });

        thread.start();

        System.out.println("main thread finshed");

    }

}

运行结果

main thread start

main thread finshed

child thread start

child thread finshed

可以从运行结果看出，main()主线程日志打印的很快，没有等待子线程打印就结束了。

（2）使用join()方法

代码

public class JoinMethodTest {

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("main thread start");

        Thread thread = new Thread(new Runnable() {

            @Override

            public void run() {

                System.out.println("child thread start");

                try {

                    Thread.sleep(1000);

                } catch (Exception e) {

                    e.printStackTrace();

                }

                System.out.println("child thread finshed");

            }

        });

        thread.start();

        //加入join()方法等待子线程执行完毕，才执行主线程。

        try {

            thread.join();

        } catch (InterruptedException e) {

            e.printStackTrace();

        }

        System.out.println("main thread finshed");

    }

}