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服务器之家 - 编程语言 - Java教程 - 一文详解Java线程的6种状态与生命周期

一文详解Java线程的6种状态与生命周期

2022-12-09 13:59渊渟岳 Java教程

一个线程在给定的时间点只能处于一种状态。线程可以有6种状态：New、Runnable、Blocked、Waiting、Timed waiting和Terminated。本文将详细讲解这6种状态，需要的可以参考一下

1.线程状态（生命周期）

一个线程在给定的时间点只能处于一种状态。

线程可以有如下6 种状态：

  • New (新创建）：未启动的线程；
  • Runnable (可运行）：可运行的线程，需要等待操作系统资源；
  • Blocked (被阻塞）：等待监视器锁而被阻塞的线程；
  • Waiting (等待）：等待唤醒状态，无限期地等待另一个线程唤醒；
  • Timed waiting (计时等待）：在指定的等待时间内等待另一个线程执行操作的线程；
  • Terminated (被终止）：已退出的线程。

要确定一个线程的当前状态， 可调用getState 方法

线程状态关系图

注意：虚线框（全大写英文）的状态为Java线程状态。

一文详解Java线程的6种状态与生命周期

2.操作线程状态

2.1.新创建状态（NEW）

就是实例化线程完成后，未启动线程的状态。

可通过三种方式创建线程

  • 重写Thread类run()方法
  • 实现Runnable接口
  • 实现Callable接口

一个简单的例子概括三种方式

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public class Demo {
 
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        /**
         * 1.直接重写run() 或继承Thread类再重写run()
         */
        Thread thread = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("Thread");
            }
        };
        // 开启线程
        thread.start();
 
        /**
         * 2.lambda、内部类或线程类方式实现Runnable接口，实现run()方法
         * 再交给Thread 类
         */
        Thread runThread = new Thread(() -> {
            System.out.println("Runnable");
        });
        // 开启线程
        runThread.start();
 
        /**
         * 3.lambda、内部类或线程类方式实现Callable接口，实现call()方法
         * 再交给Thread 类：FutureTask本质也是Runnable实现类
         */
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<String>(() -> {
            System.out.println("Callable");
            return "CallableThread";
        });
        Thread callThread = new Thread(futureTask);
        // 开启线程
        callThread.start();
        // 获取call()方法的返回值
        String s = futureTask.get();
        System.out.println("call()方法的返回值："+s);
    }
 
}

不重写 run() 或 call() 方法直接实例化Thread类创建的线程没有实际意义；

只有Callable方式创建的线程可以获取线程的返回值。

2.2.可运行状态（RUNNABLE）

该状态指的是线程实例化对象调用start()方法后进入的状态。线程处于可以运行状态，如果有处理器等资源，就可以执行程序。

该状态在操作系统层面包含两步：线程就绪和线程运行中，但在Java线程状态中，这两步都统称为Runnable（可运行）状态。

线程由就绪状态变为运行状态，重点就看你的线程有没有抢到CPU资源（CPU时间片），谁抢到就运行，没抢到就等。因为CPU时间片（执行时间）非常短，大概十几毫秒，所以线程切换的这个时间是非常短的，就绪状态变为运行状态的时间也非常短，在开发时几乎感觉不到这种状态的变化，所以在Java中将两者看作是一个整体，重点关注线程可否运行并区别于其他状态即可，更进一步简化线程的开发。如果你的程序要运行很久（比如写个死循环），在一个CPU时间片内没有执行完成，那么你的线程就要抢下一次的CPU时间片，抢到了才可以继续执行程序，没抢到那就要继续抢，直到线程中的程序执行完成。

其实这个场景应该都见到过，例如多个线程执行同一个程序，都将日志打印到同一个文件时，就会出现不同线程的日志混在了一起的情况，不利于排查问题。解决这种问题常见的方法有：一是分线程打印日志到不同文件；二是将日志信息保存到字符串对象中，在程序的最后将日志信息一次性打印到文件。第二种方式就是利用CPU的一个时间片来完成日志信息的打印。

注意：程序只能对新建状态的线程调用start()方法，不要对处于非新建状态的线程调用start() 方法，这都会引发IllegalThreadStateException异常。

2.3.被阻塞状态（BLOCKED）

线程处于等待监视器锁而被阻塞的状态。有一个线程获取了锁未释放，其他线程也来获取，但发现获取不到锁也进入了被阻塞状态。

被阻塞状态只存在于多线程并发访问下，区别于后面两种因线程自己进入”等待“而导致的阻塞。

进入状态

  • 进入synchronized 代码块/方法
  • 未获取到锁

退出状态

  • 获取到监视器锁

2.4.等待唤醒状态（WAITING）

整个流程是这样的：线程在某个对象的同步方法中先获取到对象锁；在执行wait方法时，该线程将释放对象锁，并且该线程被放入到这个对象的等待队列；等待另一个线程获取到同一个对象的锁，然后通过notify() 或 notifyAll() 方法唤醒对象等待队列中的线程。

从整个流程可以知道

wait (),notify () 和 notifyAll () 方法需要在线程获取到锁的情况下才可以继续执行，所以这三个方法都需要放在同步代码块/方法中执行，否则报异常：java.lang.IllegalMonitorStateException。

在同步代码块中，线程进入WAITING 状态时，锁会被释放，不会导致该线程阻塞。反过来想下，如果锁没释放，那其他线程就没办法获取锁，也就没办法唤醒它。

进入状态

  • object.wait()
  • thread.join()
  • LockSupport.park()

退出状态

  • object.notify()
  • object.notifyall()
  • LockSupport.unpark()

2.5.计时等待状态（TIMED_WAITING）

一般是计时结束就会自动唤醒线程继续执行后面的程序，对于Object.wait(long) 方法还可以主动通知唤醒。

注意：Thread类下的sleep() 方法可以放在任意地方执行；而wait(long) 方法和wait() 方法一样，需要放在同步代码块/方法中执行，否则报异常：java.lang.IllegalMonitorStateException。

进入状态

  • Thread.sleep(long)
  • Object.wait(long)
  • Thread.join(long)
  • LockSupport.parkNanos(long)
  • LockSupport.parkNanos(Object blocker, long nanos)
  • LockSupport.parkUntil(long)
  • LockSupport.parkUntil(Object blocker, long deadline)

注：blocker 参数为负责此线程驻留的同步对象。

退出状态

  • 计时结束
  • LockSupport.unpark(Thread)
  • object.notify()
  • object.notifyall()

2.6.终止（TERMINATED）

线程执行结束

  • run()/call() 执行完成
  • stop()线程
  • 错误或异常>>意外死亡

stop() 方法已弃用。

3.查看线程的6种状态

通过一个简单的例子来查看线程出现的6种状态。

案例

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public class Demo3 {
    private static Object object ="obj";
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 
        Thread thread0 = new Thread(() -> {
            try {
                // 被阻塞状态（BLOCKED）
                synchronized (object){
                    System.out.println("thread0 进入：等待唤醒状态（WAITING）");
                    object.wait();
                    System.out.println("thread0 被解除完成：等待唤醒状态（WAITING）");
                }
                System.out.println("thread0 "+Thread.currentThread().getState());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
        // 新创建状态（NEW）
        System.out.println(thread0.getName()+"："+thread0.getState());
 
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            try {
                System.out.println("thread1 进入：计时等待状态（TIMED_WAITING）");
                Thread.sleep(2);
                System.out.println("thread1 出来：计时等待状态（TIMED_WAITING）");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            // 被阻塞状态（BLOCKED）
            synchronized (object){
                System.out.println("thread1 解除：等待唤醒状态（WAITING）");
                object.notify();
                System.out.println("thread1 解除完成：等待唤醒状态（WAITING）");
            }
            System.out.println("thread1 "+Thread.currentThread().getState());
        });
        // 新创建状态（NEW）
        System.out.println(thread1.getName()+"："+thread1.getState());
 
        printState(thread0);
        printState(thread1);
 
        // 可运行状态（RUNNABLE）
        thread0.start();
        // 可运行状态（RUNNABLE）
        thread1.start();
 
    }
    
    
    // 使用独立线程来打印线程状态
    private static void printState(Thread thread) {
        new Thread(()->{
            while (true){
                System.out.println(thread.getName()+"："+thread.getState());
                if (thread.getState().equals(Thread.State.TERMINATED)){
                    System.out.println(thread.getName()+"："+thread.getState());
                    break;
                }
            }
        }).start();
    }
}

执行结果：简化后的输出结果

Thread-0：NEW
Thread-1：NEW
Thread-0：RUNNABLE
Thread-1：RUNNABLE
thread0 进入：等待唤醒状态（WAITING）
Thread-1：BLOCKED
thread1 进入：计时等待状态（TIMED_WAITING）
Thread-0：BLOCKED
Thread-0：WAITING
……
Thread-0：WAITING
Thread-1：BLOCKED
Thread-1：TIMED_WAITING
……
Thread-1：TIMED_WAITING
Thread-1：BLOCKED
……
Thread-1：BLOCKED
Thread-0：WAITING
……
Thread-0：WAITING
thread1 出来：计时等待状态（TIMED_WAITING）
Thread-0：WAITING
Thread-1：BLOCKED
thread1 解除：等待唤醒状态（WAITING）
Thread-1：BLOCKED
Thread-0：WAITING
Thread-0：BLOCKED
thread1 解除完成：等待唤醒状态（WAITING）
Thread-1：BLOCKED
thread1 RUNNABLE
Thread-0：BLOCKED
Thread-1：TERMINATED
thread0 被解除完成：等待唤醒状态（WAITING）
Thread-0：BLOCKED
thread0 RUNNABLE
Thread-0：TERMINATED

一文详解Java线程的6种状态与生命周期

最终的执行结果如图。

注意：因为案例中使用了独立线程来打印不同线程的状态，会出现状态打印稍微延迟的情况。

到此这篇关于一文详解Java线程的6种状态与生命周期的文章就介绍到这了,更多相关Java线程状态内容请搜索服务器之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持服务器之家！

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/X30KdLlFz5ymzd2MwNNJpA

  • Java
  • 状态
  • 线程
  • 生命周期

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