16.3 线程的生命周期

当线程被创建并启动以后,它既不是一启动就进入了执行状态,也不是一直处于执行状态。

线程的5种状态

在线程的生命周期中,它要经过:

1. 新建(New)、
2. 就绪(Runnable)、
3. 运行(Running)、
4. 阻塞(Blocked)
5. 死亡(Dead)

这5种状态。

尤其是当线程启动以后,它不可能一直霸占着CPU独自运行,所以CPU需要在多条线程之间切换,于是线程状态也会多次在运行、阻塞之间切换。

16.3.1 新建状态和就绪状态

新建状态 new Thread创建线程后

当程序使用new关键字创建了一个线程之后,该线程就处于新建状态,此时它和其他的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。
此时的线程对象没有表现出任何线程的动态特征,程序也不会执行线程的线程执行体。

就绪状态 调用Thread对象start方法后

当线程对象调用了start方法之后,该线程处于就绪状态,Java虚拟机会为其创建方法调用栈和程序计数器,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。

启动线程使用start方法

永远不要调用线程对象的run方法

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;
• 如果直接调用线程对象的run()方法,系统把线程对象当成一个普通对象,把run()方法当成一个普通方法,而不是线程执行体,run()方法将立即就会被执行,而且在run()方法返回之前其他线程无法并发执行

程序 调用run方法不会启动线程

public class InvokeRun extends Thread
{
    private int i ;
    // 重写run方法，run方法的方法体就是线程执行体
    public void run()
    {
        for ( ; i < 100 ; i++ )
        {
            // 直接调用run方法时，Thread的this.getName返回的是该对象名字，
            // 而不是当前线程的名字。
            // 使用Thread.currentThread().getName()总是获取当前线程名字
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                +  " " + i);   // ①
        }
    }
    public static void main(String[] args)
    {
        for (int 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)
            {
                // 直接调用线程对象的run方法，
                // 系统会把线程对象当成普通对象，run方法当成普通方法，
                // 所以下面两行代码并不会启动两条线程，而是依次执行两个run方法
                new InvokeRun().run();
                new InvokeRun().run();
            }
        }
    }
}

运行效果:

main 0
main 1
main 2
main 3
......
main 18
main 19
main 20
main 0
main 1
main 2
......
main 44
main 45
main 46
main 47
main 48
main 49
main 0
main 1
main 2
main 3
......
main 47
main 48
main 49

上面程序创建线程对象后**直接调用了线程对象的run()方法,程序运行的结果是整个程序只有一个线程:主线程**。
还有一点需要指出,如果直接调用线程对象的run()方法,则run()方法里不能直接通过getName()方法来获得当前执行线程的名字,而是需要使用Thread.currentThread()方法先获得当前线程,再调用线程对象的getName()方法来获得线程的名字。
通过上面程序不难看出,启动线程的正确方法是调用Thread对象的start()方法,而不是直接调用run()方法,否则就变成单线程程序了

只能对处于新建状态的线程调用start方法

只能对处于新建状态的线程调用start方法,否则将引发IllegalThreadStateException异常。调用了线程的run()方法之后,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()方法。
调用线程对象的start方法之后,该线程立即进入就绪状态,就绪状态相当于”等待执行”,但该线程并未真正进入运行状态。

如何让子线程立即执行

如果希望调用子线程的start方法后子线程立即开始执行,程序可以使用Thread.sleep(1)来让当前运行的线程(主线程)睡眠1毫秒——1毫秒就够了,因为在这1毫秒内CPU不会空闲,它会去执行另一个处于就绪状态的线程,这样就可以让子线程立即开始执行。

小结

• 当程序使用new关键字创建了一个线程之后,该线程就处于新建状态
• 当线程对象调用了start方法之后,该线程处于就绪状态,就绪状态相当于”等待执行”状态,此时该线程并未真正进入运行状态。
• 只能对处于新建状态的线程调用start方法,否则将引发IllegalThreadStateException异常
• 启动线程的正确方法是调用Thread对象的start()方法,而不是直接调用run()方法,直接调用了线程对象的run()方法,程序运行的结果是整个程序只有一个线程:主线程
• 如果希望调用子线程的start方法后子线程立即开始执行,则可以让当前运行的线程(主线程)睡眠1毫秒,这种情况针只有一个子线程的情况,个人觉得用处不大.

16.3.2 运行状态和阻塞状态

运行状态 run方法得到执行

如果处于就绪状态的线程获得了CPU,开始执行线程的执行体run()方法,则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,在一个多处理器的机器上,将会有多个线程**并行执行**;不过当线程数大于处理器数时,依然会存在多个线程在同一个CPU上轮换的现象。(注意多处理器的机器上是并行:parallel,单处理器上是并发)
当一个线程开始运行后,它不可能一直处于运行状态(除非它的线程执行体足够短,瞬间就执行结束了),线程在运行过程中需要被中断,目的是使其他线程获得执行的机会,线程调度的细节取决于底层平台所采用的策略。对于采用抢占式策略的系统而言,系统会给每个可执行的线程一个小时间段来处理任务;当该时间段用完后,系统就会剥夺该线程所占用的资源,让其他线程获得执行的机会。在选择下一个线程时,系统会考虑线程的优先级。
所有现代的桌面和服务器操作系统都采用抢占式调度策略,但一些小型设备如手机则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了它的sleep()或yield()方法后才会放弃所占用的资源,也就是必须由该线程主动放弃所占用的资源。

阻塞状态 sleep IO阻塞 等待同步锁 等待通知 suspend

当发生如下情况时,线程将会进入阻塞状态。

1. 线程调用sleep()方法主动放弃所占用的处理器资源。
2. 线程调用了一个阻塞式IO方法,在阻塞式IO方法返回之前,该线程被阻塞。
3. 线程试图获得一个同步监视器,但该同步监视器正被其他线程所持有的时候。
4. 线程在等待某个通知(notify)。
5. 程序调用了线程的suspend()方法将该线程挂起。但这个方法容易导致死锁,所以应该尽量避免使用该方法。

阻塞结束进入就绪

当前正在执行的线程被阻塞之后,其他线程就可以获得执行的机会。被阻塞的线程会在合适的时候重新进入就绪状态,注意是就绪状态而不是运行状态。也就是说,被阻塞线程的阻塞解除后,必须重新等待线程调度器再次调度它。

阻塞进入就绪 sleep时间到 IO方法返回 获得同步锁 收到通知 resumed

针对上面几种情况,当发生如下特定的情况时可以解除上面的阻塞,让该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. 线程调用的阻塞式IO方法已经返回。
3. 线程成功地获得了试图取得的同步监视器。
4. 线程正在等待某个通知时,其他线程发出了一个通知。
5. 处于挂起状态的线程被调用了resumed()恢复方法。

线程状态转换图

图16.4显示了线程状态转换图。

从图16.4中可以看出：

• 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。
• 就绪状态和运行状态之间的转换通常不受程序控制,而是由系统线程调度所决定,
  • 当处于就绪状态的线程获得处理器资源时,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。
    • 但有个方法例外,**调用yield()方法可以让运行状态的线程转入就绪状态**。

16.3.3 线程死亡

线程死亡 run方法结束 异常 stop

线程会以如下三种方式结束,结束后就处于死亡状态。

• run()或call()方法执行完成,线程正常结束。
• 线程抛出一个未捕获的Exception或Error。
• 直接调用该线程的stop()方法来结束该线程,不过stop()方法容易导致死锁,通常不推荐使用。

一个线程结束不会影响其他线程

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后,它就拥有和主线程相同的地位,它不会受主线程的影响。

isAlive方法

为了测试某个线程是否已经死亡,可以调用线程对象的isAlive()方法,

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

已经死亡的线程无法再次启动

不要试图对一个已经死亡的线程调用start方法使它重新启动,死亡就是死亡,该线程将不可再次作为线程执行。

程序 死亡的线程无法再次start

下面程序尝试对处于死亡状态的线程再次调用start方法。

public class StartDead extends Thread
{
    // 重写run方法，run方法的方法体就是线程执行体
    private int i ;
    public void run()
    {
        for ( ; i < 100 ; i++ )
        {
            System.out.println(getName() +  " " + i);
        }
    }
    public static void main(String[] args)
    {
        // 创建线程对象
        StartDead sd = new StartDead();
        for (int i = 0; i < 300;  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
                // 判断启动后线程的isAlive()值，输出true
                sd.start();
                System.out.println(sd.isAlive());
            }
            // 只有当线程处于新建、死亡两种状态时isAlive()方法返回false。
            // 当i > 20，则该线程肯定已经启动过了，
            // 如果sd.isAlive()为假时，那只能是死亡状态了。
            if (i > 20 && !sd.isAlive())

            {
                // 试图再次启动该线程
                sd.start();
            }
        }
    }
}

上面程序中试图在线程已死亡的情况下再次调用start方法来启动该线程。
运行上面程序,将引发IllegalThreadStateException异常。这表明处于死亡状态的线程无法再次运行了。

只能对新建的线程start一次

不要对处于死亡状态的线程调用start方法,只能对新建状态的线程调用start方法,对新建状态的线程两次调用start方法也是错误的。这都会引发IllegalThreadStateException异常.