13.3 线程的生命周期

Posted 2020-11-28 weststar

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• 一、新建和就绪状态
  • 1.1 新建状态
  • 1.2 就绪状态
  • 1.3 注意事项
• 二、运行和阻塞状态
  • 2.1 运行状态
  • 2.2 阻塞状态
• 三、线程死亡
  • 3.1 线程结束的三种方式
  • 3.2 判断线程死亡的方法
  • 3.3 代码举例

当线程并创建并启动后，它既不是一启动就进入执行状态，也不是一直处于执行状态，再次线程的生命周期中，他要经过新建(New)、就绪（Ready）、阻塞（Blocked）和死亡（Dead）5种状态。

一、新建和就绪状态

1.1 新建状态

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，此时它与其他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。此时线程对象没有表现出任何动态特征，程序也不会执行线程的线程执行体。

1.2 就绪状态

当程序调用start()方法后，该程序处于就绪状态，Java虚拟机会为其创建方法调用栈和程序计算器，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。

1.3 注意事项

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start()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；但如果直接用线程的run()方法，则run()方法立即会被执行，而且再run()方法返回之前其他线程无法并发执行——也就是说，如果直接调用run()放啊，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，而不是线程的执行体

package section3;

public class InvokeRun extends Thread
{
    private int i;
    //重写run()方法
    public void run()
    {
        for(;i<100;i++)
        {
            //直接调用run()方法时，Thread的getName()返回的就是该对象的名字
            //而不是当前线程的名字
            //使用Thread.currentThread().getName()总是获取当前线程的名字
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
        }
    }
    public static void main(String[] args)
    {
        for(var i=0;i<100;i++)
        {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
            if(i==20)
            {
                //直接调用线程的run()方法，系统会把线程对象当成普通对象，把run()方法当成普通方法
                //所以下面两个方法不会启动线程，而是依次执行两个Run()方法
                new InvokeRun().run();
                new InvokeRun().run();
            }
        }
    }
}

上面程序创建线程对象后直接调用线程run()方法，程序运行的结果是整个程序只有一个线程：主线程。如果直接调用线程的run()方法，则run()方法不能直接通过getName()方法来获取当前执行线程的名字，而是需要使用Thread.currentThread()方法先获取当前线程对象，再调用线程对象的getName()方法来获取当前线程的名字。
调用线程的run()方法后，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()的方法。
调用线程对象的start()方法之后，该线程就会立即进入就绪状态——就绪状态就是“等待执行”，该线程并未真正进入运行状态。
将上面的程序中的new InvokeRun().run();改为new InvokeRun().start();后重新运行上面的程序，可以看到以下输出：

可以看出等到主线程的成员变量i=46后才启动子线程，这种切换由底层平台控制（具有一定随机性）。
如果希望调用子线程的start()方法后子线程立即执行，程序可以使用Thread.sllep(1)来让当前运行的线程睡眠1毫秒——这1毫秒CPU不会空闲，他会去执行另一个处于就绪状态的的线程，这样可以让子线程立即开始运行。

二、运行和阻塞状态

2.1 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，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，在一个多处理器的计算机上，将会由多个线程并行执行；当线程数大于处理器数，依然会存在多个线程在同一个CPU上轮换的现象。
当线程开始运行后，它不会一直处于运行状态，线程在运行的过程中需要被抢断，目的是使其他线程获得执行的机会。对于抢占式策略的系统而言，系统会给每一个线程一个先小时间段来处理任务；当该时间段用完，系统就会剥夺该线程所占的资源，让其他线程获得执行机会。在选择下一个线程时，系统会考虑线程的优先级。
对于一些小型设备如手机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它的sleep()或yield()方法后才会放弃所占用的资源——也就是必须由线程主动放弃所占有的资源。

2.2 阻塞状态

如果发生以下情况时，线程将会进入阻塞状态
1、线程调用sleep()方法主动放弃所占有的处理器资源。
2、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。
3、线程视图获取一个同步监听器，但该同步监听器正被其他线程所持有。
4、线程在等待某个通知（notify）。
5、程序调用线程的suspend()方法将该线程挂起。但该方法容易导致死锁，所以应该尽量避免使用该方法。
当正在执行的线程被阻塞之后，其他线程就可以获得执行机会。被阻塞的线程就会再合适的时候重新进入就绪状态。也就是说，阻塞线程的阻塞接触之后，必须重新等待线程调度器再次调度它。
正对上面的情况，当发生如下特点的情况可以解除上面的阻塞，让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、线程调用阻塞式IO方法已返回。
3、线程成功获取了视图取得的同步监听器
4、线程正在等待某个通知，其他线程发了一个通知。
5、处于挂起状态的线程被调用了resume()恢复方法。
下图展示了线程状态的转换图：

从上图可以看出，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。而就绪而运行状态之间的的装欢不受程序控制，而是由系统线程调度决定的，当处于就绪状态的线程获得了处理器资源时，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()放啊可以让运行状态的线程进入就绪状态。

三、线程死亡

3.1 线程结束的三种方式

线程会以以下三种方式之一结束，一个结束后就处于死亡状态：
1、run()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、直接调用该线程的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。
注意：当主线程结束时，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，它就拥有和主线程相同的地位，它不受主线程的影响。

3.2 判断线程死亡的方法

isAlive()：当线程处于就绪、运行、阻塞三种状态时，该方法将返回ture；当线程处于新建、死亡两种状态时，该方法将返回false。

3.3 代码举例

package section3;

public class StartDead extends Thread
{
    private int i;
    public void run()
    {
        for (;i<100;i++)
        {
            System.out.println(getName()+" "+i);
        }
    }
    public static void main(String[] args)
    {
        //创建线程
        var sd=new StartDead();
        for(var i=0;i<100;i++)
        {
            //调用Thread的currentThread()方法获取当前线程
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
            if(i==20)
            {
                //启动线程
                sd.start();
                //判断线程的isAlive()值，输出true
                System.out.println(sd.isAlive());
            }
            //当线程处于新建、死亡两种状态时，isAlive()就返回false
            //当i大于20时，该线程已经启动过了，如果sd.Alive()返回false
            //那就是死亡状态
            if(i>20 &&!sd.isAlive())
            {
                //视图再次启动线程
                sd.start();
            }
        }
    }
}

运行上面的程序，在线程已经死亡的状态下再次调用start()方法来启动该线程，将会引发IllegalThreadStateException异常，这表明处于死亡状态的线程无法再次运行了。