Java线程的生命周期

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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)

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()
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()
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
}

// ……….
}
休眠状态 (BLOCKED、WAITING、TIMED_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() 和 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

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

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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正文完
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