JAVA进阶系列 - 并发编程 - 第3篇 线程的生命周期

标签：将不   print   类对象   方法   pre   指定   ace   概念   表示   

目标

1. 线程的生命周期

2. 线程的状态定义

3. 线程的状态转移

内容

1. 线程的生命周期说明

上一篇文章中，我们简单的描述了同步与异步的差异以及线程的基本使用。那么今天我们就来了解一下线程的生命周期。

在调用了 Thread 类对象的 start 方法来启动 Java 线程后，对应的底层操作系统线程不能马上得到 CPU 时间片来执行，需要等待操作系统的调度。所以，为了便于跟踪 Java 线程的执行情况，Thread 类定义了一系列的线程状态来表示当前线程的执行情况，同时整个线程的整个生命周期就是在这些状态直接转换。

2. 线程的状态定义

为了便于对 Java 的线程进行管理和对线程的运行情况进行跟踪，Java 定义了 6 个线程状态来表示线程的当前运行情况，这6个状态具体在 Thread 类的内部枚举类 State 中定义：

public enum State {
    // 新建状态
    NEW,
    // 可运行状态
    RUNNABLE,
    // 阻塞状态
    BLOCKED,
    // 等待状态
    WAITING,
    // 超时等待状态
    TIMED_WAITING,
    // 终止状态
    TERMINATED;
}

2.1. 新建状态 NEW

当我们用关键字 new 创建一个 Thread 对象时，因为没有调用 start 方法启动该线程，此时的 Thread 对象就是一个普通的 Java 对象，并不会执行任何操作。

@Slf4j
public class ThreadStateDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            log.debug("running...");
        }, "t1");

        log.debug("t1 state {}", t1.getState());    // t1 state NEW
    }
}

2.2. 可运行状态 RUNNABLE

线程通过调用 start 方法启动，使该线程对象进入 RUNNABLE 状态，此时才真正地在 JVM 进程中创建了一个线程。

但是线程启动之后可以立即得到执行吗？答案是否定的。线程的运行与否和进程一样都要听命于 CPU 的调度。如果操作系统的 CPU 此时是空闲的，则该线程对象对应的线程可以立即获取到 CPU 时间片并执行(此时的线程状态为运行中running)。反之，如果此时 CPU 繁忙，不能马上分配 CPU 时间片资源来执行该线程，则该线程需要等待操作系统之后的调度来获得 CPU 时间片并执行(此时的线程状态为就绪ready)。

@Slf4j
public class ThreadStateDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            while(true){
                // runnable
            }
        }, "t2");
        t2.start();

        log.debug("t2 state {}", t2.getState());    // t2 state RUNNABLE
    }
}

#### 2.3\. 阻塞状态 BLOCKED

当线程处于阻塞状态 BLOCKED 时，线程不能继续往下执行。这种情况主要出现在如下几种情况中：

• 调用了 sleep 或者 wait 方法而加入了 waitSet 中；

• 进行某个阻塞的 IO 操作；

• 获取某个锁资源失败从而加入到该锁的阻塞队列中；

@Slf4j
public class ThreadStateDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t5 = new Thread(() -> {
            synchronized (ThreadStateDemo.class) {
                try {
                    // time_waiting
                    Thread.sleep(1000000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "t5");
        t5.start();

        Thread t3 = new Thread(() -> {
            // t5 线程先占用锁，所以该线程会进入 blocked 状态
            synchronized (ThreadStateDemo.class) {
                try {
                    Thread.sleep(1000000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "t3");
        t3.start();

        log.debug("t3 state {}", t3.getState());    // t3 state BLOCKED
    }
}

#### 2.4\. 等待状态 WAITING

线程处于等待状态 WAITING 主要出现在与其他线程进行协作的场景中，具体为当前线程等待其他线程执行某种操作来通知和唤醒当前线程。当前线程处于等待状态 WAITING 时，除了不能继续往下执行外，还有个特性是如果当前线程持有锁，如在 synchronized 方法内或者 synchronized 同步代码块内部执行时，线程进入了等待状态，则会自动释放锁，这样其他线程可以竞争获取该锁。

在 Thread 类的方法设计中，主要是基于 Object 类的 wait、notify 和 notifyAll 方法实现的，其中线程调用 wait 方法时，进入等待状态。另外当线程调用 Thread 类的 join 方法或者调用 LockSupport 的静态 park 方法时，线程也会进入等待状态 WAITING。

@Slf4j
public class ThreadStateDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            while(true){
                // runnable
            }
        }, "t2");
        t2.start();

        Thread t4 = new Thread(() -> {
            try {
                // waiting
                t2.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, "t4");
        t4.start();

        log.debug("t4 state {}", t4.getState());    // t4 state WAITING
    }
}

#### 2.5\. 超时等待状态 TIMED_WAITING

超时等待状态 TIMED_WAITING 与等待状态 WAITING 功能类似，不同之处在于 WAITING 状态的等待不支持指定等待时间，没有超时机制，一旦条件不满足就会无限等待下去。而处于超时等待状态 TIMED_WAITING 的线程，指定了最长等待时间，如果超过这个时间条件还未满足，则当前线程会自动唤醒并继续往下执行。

@Slf4j
public class ThreadStateDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t5 = new Thread(() -> {
            synchronized (ThreadStateDemo.class) {
                try {
                    // time_waiting
                    Thread.sleep(1000000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }, "t5");
        t5.start();

        log.debug("t5 state {}", t5.getState());    // t5 state TIMED_WAITING
    }
}

#### 2.6\. 终止状态 TERMINATED

TERMINATED 是一个线程的最终状态。当 Thread 线程对象对应的现场执行完毕时，线程进入终止状态 TERMINATED，在该状态中线程将不会切换到其他任何状态。这意味着该线程整个生命周期都结束了，对应的 Thread 类对象也会被回收销毁。下列这些情况都将会使线程进入 TERMINATED 状态：

• 线程正常运行结束；

• 线程意外出错结束；

• JVM Crash，导致所有线程结束；

@Slf4j
public class ThreadStateDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t6 = new Thread(() -> {
            log.debug("running...");
        }, "t6");
        t6.start();

        try {
            // 这里主线程休眠一下，让
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        log.debug("t6 state {}", t6.getState());    // t6 state TERMINATED
    }
}

### 3\. 线程的状态转换

图片来源：B站 - 黑马程序员

上图中箭头表示可由该状态向对应状态转换。其中，RUNNABLE 状态涵盖了操作系统层面的 【可运行状态】【运行状态】和【阻塞状态】（由于 BIO 导致的线程阻塞，在Java里面无法区分，仍然认为是可运行）

总结

本篇我们学习了线程的生命周期，在使用多线程的过程中，线程的生命周期将会贯穿始终，只有清晰地掌握生命周期各个阶段的切换，才能更好地理解线程的阻塞以及唤醒机制，同时也为掌握同步锁等概念打下一个良好的基础。

今天的文章到这里就结束了，小伙伴们有什么建议或者意见请联系我改进哦，微信公众号：【该昵称无法识别】，你们的支持是我最大的动力！！！

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