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Java线程的生命周期

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。

Thread t1 = new Thread()
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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)

t1.start()
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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

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
    }
   
    // ..........
}
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休眠状态(BLOCKEDWAITINGTIMED_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()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

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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。

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