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线程生命周期

architect刘源源
 architect刘源源
发布于 2018/02/01 22:35
字数 2528
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摘要

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)和死亡(Dead)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

1. 新建状态,当程序使用new关键字创建了一个线程之后,该线程就处于新建状态,此时仅由JVM为其分配内存,并初始化其成员变量的值

2. 就绪状态,当线程对象调用了start()方法之后,该线程处于就绪状态。Java虚拟机会为其创建方法调用栈和程序计数器,等待调度运行

3. 运行状态,如果处于就绪状态的线程获得了CPU,开始执行run()方法的线程执行体,则该线程处于运行状态

4. 阻塞状态,当处于运行状态的线程失去所占用资源之后,便进入阻塞状态

5. 在线程的生命周期当中,线程的各种状态的转换过程

一、新建和就绪状态

当程序使用new关键字创建了一个线程之后,该线程就处于新建状态,此时它和其他的Java对象一样,仅仅由Java虚拟机为其分配内存,并初始化其成员变量的值。此时的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。

当线程对象调用了start()方法之后,该线程处于就绪状态。Java虚拟机会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并没有开始运行,只是表示该线程可以运行了。至于该线程何时开始运行,取决于JVM里线程调度器的调度。

注意:启动线程使用start()方法,而不是run()方法。永远不要调用线程对象的run()方法。调用start0方法来启动线程,系统会把该run()方法当成线程执行体来处理;但如果直按调用线程对象的run()方法,则run()方法立即就会被执行,而且在run()方法返回之前其他线程无法并发执行。也就是说,系统把线程对象当成一个普通对象,而run()方法也是一个普通方法,而不是线程执行体。需要指出的是,调用了线程的run()方法之后,该线程已经不再处于新建状态,不要再次调用线程对象的start()方法。只能对处于新建状态的线程调用start()方法,否则将引发IllegaIThreadStateExccption异常。

调用线程对象的start()方法之后,该线程立即进入就绪状态——就绪状态相当于"等待执行",但该线程并未真正进入运行状态。如果希望调用子线程的start()方法后子线程立即开始执行,程序可以使用Thread.sleep(1) 来让当前运行的线程(主线程)睡眠1毫秒,1毫秒就够了,因为在这1毫秒内CPU不会空闲,它会去执行另一个处于就绪状态的线程,这样就可以让子线程立即开始执行。

二、运行和阻塞状态

2.1 线程调度

如果处于就绪状态的线程获得了CPU,开始执行run()方法的线程执行体,则该线程处于运行状态,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,当然在一个多处理器的机器上,将会有多个线程并行执行;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。

当一个线程开始运行后,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。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一个小时间段来处理任务;当该时间段用完后,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。在选择下一个线程时,系统会考虑线程的优先级

所有现代的桌面和服务器操作系统都采用抢占式调度策略,但一些小型设备如手机则可能采用协作式调度策略,在这样的系统中,只有当一个线程调用了它的sleep()或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。

2.2 线程阻塞

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

② 线程调用了一个阻塞式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。关于同步监视器的知识、后面将存更深入的介绍

④ 线程在等待某个通知(notify)

⑤ 程序调用了线程的suspend()方法将该线程挂起。但这个方法容易导致死锁,所以应该尽量避免使用该方法

当前正在执行的线程被阻塞之后,其他线程就可以获得执行的机会。被阻塞的线程会在合适的时候重新进入就绪状态,注意是就绪状态而不是运行状态。也就是说,被阻塞线程的阻塞解除后,必须重新等待线程调度器再次调度它。

2.3 解除阻塞

针对上面几种情况,当发生如下特定的情况时可以解除上面的阻塞,让该线程重新进入就绪状态

① 调用sleep()方法的线程经过了指定时间。

② 线程调用的阻塞式IO方法已经返回。

③ 线程成功地获得了试图取得的同步监视器。

④ 线程正在等待某个通知时,其他线程发出了个通知。

⑤ 处于挂起状态的线程被调甩了resdme()恢复方法。

图 2.1 线程状态转换图

从图2.1中可以看出,线程从阻塞状态只能进入就绪状态,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。关于yield()方法后面有更详细的介纽。

三、线程死亡

3.1 死亡状态

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。

3.2 程序设计

主线程结束时,其他线程不受任何影响,并不会随之结束。一旦子线程启动起来后,它就拥有和主线程相同的地位,它不会受主线程的影响。为了测试某个线程是否已经死亡,可以调用线程对象的isAlivc()方法,当线程处于就绪、运行、阻塞了种状态时,该方法将返回true;当线程处于新建、死亡状态时,该方法将返回false。

不要试图对一个已经死亡的线程调用start()方法使它重新启动,死亡就是死亡,该线程将不可再次作为线程执行。

下面程序尝试对处于死亡状态的线程再次调用start()。

  1. package test;

  2. public class StartDead extends Thread {

  3.    private int i;

  4.  

  5.    // 重写run方法,run方法的方法体就是线程执行体

  6.    public void run() {

  7.       for (; i < 100; i++) {

  8.          System.out.println(getName() + "" + i);

  9.       }

  10.    }

  11.  

  12.    public static void main(String[] args) {

  13.       // 创建线程对象

  14.       StartDead sd = new StartDead();

  15.       for (int i = 0; i < 300; i++) {

  16.          // 调用Thread的currentThread方法获取当前线程

  17.          System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "" + i);

  18.          if (i == 20) {

  19.             // 启动线程

  20.             sd.start();

  21.             // 判断启动后线程的isAlive()值,输出true

  22.             System.out.println(sd.isAlive());

  23.          }

  24.          // 只有当线程处于新建、死亡两种状态时isAlive()方法返回false。

  25.          // 当i > 20,则该线程肯定已经启动过了,如果sd.isAlive()为假时,

  26.          // 那只能是死亡状态了。

  27.          if (i > 20 && !sd.isAlive())

  28.  

  29.          {

  30.             // 试图再次启动该线程

  31.             sd.start();

  32.          }

  33.       }

  34.    }

  35. }

3.3 运行结果

main 0

main 1

main 2

main 3

main 4

main 5

main 6

main 7

main 8

main 9

main 10

main 11

main 12

main 13

main 14

main 15

main 16

main 17

main 18

main 19

main 20

true

main 21

…………

Thread-0 0

Thread-0 1

Thread-0 2

Thread-0 3

Thread-0 4

Thread-0 5

Thread-0 6

Thread-0 7

Thread-0 8

………………

Thread-0 92

Thread-0 93

Thread-0 94

Thread-0 95

Thread-0 96

Thread-0 97

Thread-0 98

Thread-0 99

main 25

Exception

 

main→主线程

Thread-0→线程1

Exception→异常

上面程序中的粗体字代码试图在线程已死亡的情况下再次调用start()方法来启动该线程。运行上面程序,将引发IllegaIThreadStateException异常,这表明处于死亡状态的线程无法再次运行了。

© 著作权归作者所有

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