二、【Java并发】线程生命周期以及常用方法

线程的生命周期

每个线程都有自己的生命周期,下面我们就来详细的了解一下。

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从上图我们可以看出线程的生命周期大致可以分为五个阶段:

  • NEW(新建状态)
  • RUNNABLE(就绪状态)
  • RUNNING(运行状态)
  • BLOCKED(阻塞状态)
  • TERMINATED(死亡状态)

NEW(新建状态)

当我们new一个Thread对象时,此时它并不处于运行状态,因为还没有调用start方法启动线程。那么线程的NEW状态,其实只是Thread对象的状态,在没有调用start方法之前,该线程根本不存在,和new一个普通的Java对象没什么区别。NEW状态可以通过start方法进入RUNNABLE状态。

RUNNABLE(就绪状态)

线程对象进入RUNNABLE状态必须调用start方法,此时JVM进程中才会真正的创建一个线程,线程启动后并不会立即得到执行。线程是否运行和进程一样都要听从CPU的调度,为此我们把这个中间状态成为就绪状态,也称为可执行状态(RUNNABLE),也就是说它具备执行的资格,但是并没有真正的执行而是在等待CPU的调度。

由于存在Running状态,所以不会直接进人BLOCKED状态和TERMINATED状态,即使是在线程的执行逻辑中调用wait、sleep或者其他block的I0操作等,也必须先获得CPU的调度执行权才可以,严格来讲,RUNNABLE的线程只能意外终止或者进人RUNNING状态。

RUNNING(运行状态)

一旦CPU通过时间片轮转或者其他方式选中了线程,那么此时它才能真正的执行自己的逻辑。这里需要注意的一点是一个正在RUNNING状态的线程其实也是RUNNABLE的,但是反过来则不成立。
在RUNNING状态中,线程的状态可以发生如下的状态转换:

  • 直接进人TERMINATED状态,比如调用JDK已经不推荐使用的stop方法或者判断某个逻辑标识。
  • 进人BLOCKED状态,比如调用了sleep,或者wait方法而加入了waitSet 中。
  • 进行某个阻塞的I0操作,比如因网络数据的读写而进入了BLOCKED状态。
  • 获取某个锁资源,从而加入到该锁的阻塞队列中而进人了BLOCKED状态。
  • 由于CPU的调度器轮询使该线程放弃执行,进人RUNNABLE状态。
  • 线程主动调用yield方法,放弃CPU执行权,进入RUNNABLE状态。

BLOCKED(阻塞状态)

上面列举了线程进入BLOCKED状态的原因,下面我们在列举线程在BLOCKED状态中可能切换的状态:

  • 直接进人TERMINATED状态,比如调用JDK已经不推荐使用的stop方法或者意外死亡(JVM Crash)。
  • 线程阻塞的操作结束,比如读取了想要的数据字节进人到RUNNABLE状态。
  • 线程完成了指定时间的休眠,进人到了RUNNABLE状态。
  • Wait中的线程被其他线程notify/notifyall唤醒,进人RUNNABLE状态。
  • 线程获取到了某个锁资源,进人RUNNABLE状态。
  • 线程在阻塞过程中被打断,比如其他线程调用了interrupt方法,进人RUNNABLE状态。

TERMINATED(死亡状态)

TERMINATED状态是线程最终状态,在该状态的线程不会再切换到其它任何状态,意味着线程的整个生命周期都结束了。

Thread API详解

sleep方法

sleep是一个静态方法,其有两个重载方法,其中一个需要传入毫秒,另外一个既需要毫秒数,还需要纳秒数
public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;
public static void sleep(long millis, int nanos) throws InterruptedException

sleep方法会使当前线程休眠指定的毫秒数,暂停执行,其中有个要注意的点,sleep并不会释放锁资源。

JDK1.5以后,JDK引入了一个枚举TimeUnit,其对sleep做了很好的封装。

//休眠一天
TimeUnit.DAYS.sleep(1);
//休眠一小时
TimeUnit.HOURS.sleep(1);
//休眠一分钟
TimeUnit.MINUTES.sleep(1);
//休眠一秒
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
//休眠一毫秒
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1);

yield方法

yield也是一个静态方法,调用此方法会提醒调度器我愿意放弃当前的cpu资源,如果CPU资源不紧张的话,调度器可能会忽略这个提醒。操作系统是为每个线程分配一个时间片来占有CPU的,正常情况下当一个线程把分配给自己的时间片使用完后,线程调度器才会进行下一轮的线程调度,而当一个线程调用了Thread类的静态方法yield时,是在告诉线程调度器自己占有的时间片中还没有使用完的部分自己不想使用了,这暗示线程调度器现在就可以进行下一轮的线程调度。

sleep 与 yield 方法的区别在于,当线程调用sleep方法时调用线程会被阻塞挂 起指定的时间,在这期间线程调度器不会去调度该线程。而调用yield 方法时,线程只是让出自己剩余的时间片,并没有被阻塞挂起,而是处于就绪状态,线程调度器下一次调度时就有可能调度到当前线程执行 。

setPriority()&getPriority() 线程优先级

在操作系统中,进程有优先级之分,线程同样也有优先级,理论上优先级高的线程有被CPU优先调度的机会,但真实情况往往并不会如你所愿,因为设置线程优先级也是一个hint(暗示)操作。

  • 对于root用户,它会hint操作系统你想要设置的优先级别,否则它会被忽略。
  • 在CPU比较忙的情况下,设置优先级可能会获取更多的CPU调度机会,但是闲时优先级的高低一般不会有任何作用。
//简单来看看设置优先级方法的源码
public final void setPriority(int newPriority) {
        ThreadGroup g;
        checkAccess();
        if (newPriority > MAX_PRIORITY || newPriority < MIN_PRIORITY) {
            throw new IllegalArgumentException();
        }
        if((g = getThreadGroup()) != null) {
            if (newPriority > g.getMaxPriority()) {
                newPriority = g.getMaxPriority();
            }
            setPriority0(priority = newPriority);
        }
    }

分析如上代码,可以看出线程的优先级必须是1~10,如果指定的线程优先级大于线程所在的group的优先级,那么会忽略指定的优先级从而获取group的最大优先级。线程默认的优先级和创建它的那个线程保持一致,一般情况下都是5.

获取线程ID getId()

getId()获取线程的唯一ID,线程的ID在整个JVM进程中都是唯一的。

线程 interrupt相关方法

  • interrupt()方法
    在线程内部存在着名为interrupt flag的标识,如果一个线程调用了interrupt方法,flag会被设置,但是如果当前线程正处于阻塞状态时,调用interrupt,线程将会中断阻塞,并且会抛出InterruptedException异常,这个异常就像是一个signal(信号)一样通知当前线程被打断了,并且flag会被清除。

  • isInterrupted()方法
    此方法是Thread类的实例方法,主要判断当前线程是否被中断。

  • interrupted()方法
    此方法是Thread中的一个静态方法,也是主要用于判断当前线程是否被中断,但是它和isInterrupted()方法有个区别就是该方法会直接清除掉该线程的interrupt标识

线程join方法

join方法会使当前线程永远的等待下去,直到期间被另外的线程中断,或者join的线程执行结束,也可以使用另外两个重载方法,指定等待毫秒数,在指定的时间到达之后,当前线程也回退出阻塞。

join() 一直等待
join(long millis) 等待指定毫秒数
join(long millis, int nanos) 等待指定毫秒数
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