圖解 Java 執行緒的生命週期，看完再也不怕面試官問了

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在 Java 初中級面試中，關於執行緒的生命週期可以說是常客了。本文就針對這個問題，通過圖文並茂的方式詳細說說。

結合上圖，執行緒的生命週期大致可分為以下五種狀態：

• NEW - 新建
• RUNNABLE - 等待被CPU排程
• RUNNING - 正在執行
• BLOCKED - 阻塞
• TERMINATED - 結束

一、NEW 狀態

NEW 狀態表示執行緒被新建的狀態，我們來看一段示例程式碼:

Thread thread = new Thread(() -> System.out.println("Hello, world !"));
複製程式碼

當我們在程式碼中 new 一個 Thread 的時候，就代表著 thread 執行緒處於 NEW 狀態了，但是此時該執行緒還未被作業系統建立出來，只有當我們呼叫了 start() 方法之後，該執行緒才會被建立出來。所以準確來說，NEW 狀態只是執行緒物件的狀態。

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NEW 狀態的執行緒能發生哪些狀態轉變？

NEW 狀態的執行緒在呼叫 start() 方法後，進入 RUNNABLE 狀態。

二、RUNNABLE 狀態

當我們在程式碼中顯式的呼叫 start() 方法後，JVM 程式會去建立一個新的執行緒，而此執行緒不會馬上被 CPU 排程執行，進入 RUNNING 狀態，這裡會有一箇中間狀態，就是 RUNNABLE 狀態，你可以理解為等待被 CPU 排程的狀態：

如上圖所示，也就是說被建立的出來的執行緒會從 NEW -> RUNNABLE 狀態，等待 CPU 排程，再大白話一點，就是說這種執行緒具備被執行的資格，但是能否進入進行階段，還得看 CPU 的臉色說話。

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RUNNABLE 狀態的執行緒能發生哪些狀態轉變？

RUNNABLE 狀態的執行緒無法直接進入 BLOCKED 狀態和 TERMINATED 狀態的。

很多小夥伴這裡可能有疑問，為啥呢？

只有處在 RUNNING 狀態的執行緒，換句話說，只有獲得 CPU 排程執行權的執行緒才有資格進入 BLOCKED 狀態和 TERMINATED 狀態

PS: RUNNABLE 狀態的執行緒要麼能被轉換成 RUNNING 狀態，要麼被意外終止（如 kill -9 PID）。

三、RUNNING 狀態

當 CPU 排程發生，並任務佇列中選中了某個 RUNNABLE 執行緒時，該執行緒會進入 RUNNING 執行狀態，並且開始呼叫 run()方法中邏輯程式碼。

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RUNNING 狀態的執行緒能發生哪些狀態轉變？

• 被轉換成 TERMINATED 狀態，比如呼叫 stop() 方法;
• 被轉換成 BLOCKED 狀態，比如呼叫了sleep, wait 方法被加入 waitSet 中；
• 被轉換成 BLOCKED 狀態，如進行 IO 阻塞操作，如查詢資料庫進入阻塞狀態；
• 被轉換成 BLOCKED 狀態，比如獲取某個鎖的釋放，而被加入該鎖的阻塞佇列中；
• 該執行緒的時間片用完，CPU 再次排程，進入 RUNNABLE 狀態；
• 執行緒主動呼叫 yield 方法，讓出 CPU 資源，進入 RUNNABLE 狀態；

四、BLOCKED 狀態

上小節中我們已經講到了，進入 BLOCKED 原因，這裡，我們就直接談談 BLOCK 狀態的執行緒能夠發生哪些狀態改變：

• 被轉換成 TERMINATED 狀態，比如呼叫 stop() 方法，或者是 JVM 意外 Crash;
• 被轉換成 RUNNABLE 狀態，阻塞時間結束，比如讀取到了資料庫的資料後；
• 完成了指定時間的休眠，進入到 RUNNABLE 狀態；
• 正在 wait 中的執行緒，被其他執行緒呼叫 notify/notifyAll 方法喚醒，進入到 RUNNABLE 狀態；
• 執行緒獲取到了想要的鎖資源，進入 RUNNABLE 狀態；
• 執行緒在阻塞狀態下被打斷，如其他執行緒呼叫了 interrupt 方法，進入到 RUNNABLE 狀態；

五、TERMINATED 狀態

TERMINATED 狀態是執行緒的最終狀態，處於此狀態中的執行緒不會切換到以上任何狀態，一旦執行緒進入了 TERMINATED 狀態，就意味著這個執行緒生命的終結，沒有回頭路了。

以下情況下，執行緒會進入到 TERMINATED 狀態：

• 執行緒正常執行結束，生命週期結束；
• 執行緒執行過程中出現意外錯誤；
• JVM 異常結束，所有的執行緒生命週期均被結束。

六、start 方法原始碼解析，何時呼叫的 run() 方法？

通過圖文，我們瞭解了執行緒生命週期的五種狀態，接下來，我們來看看 start 方法原始碼，其實內部的原始碼非常簡單，如下圖所示：

• ①：首先，會判斷執行緒的狀態是否是 NEW 狀態，內部對應的狀態標識是個 0，也就是說如果不等於 0，直接拋執行緒狀態異常；
• ②：執行緒在啟動後被加入到 ThreadGroup 中；
• ③: start0 是最核心的方法了，就是執行狀態為 NEW (內部狀態標識為 0) 的執行緒；
• ④：start0 是個 native 方法，也就是 JNI 方法；

看到這裡，你也許會有個疑問，自己重寫的 run 方法是什麼時候被呼叫的呢？原始碼中也沒看到呼叫啊！！

Causes this thread to begin execution; the Java Virtual Machine calls the run method of this thread.

上面這段截自 JDK 官方文件，意思是說:

run 方法是在呼叫 JNI 方法 start0() 的時候被呼叫的，被呼叫後，我們寫的邏輯程式碼才得以被執行。

一些面試中，面試官也會經常問到這個問題：執行緒的 start 方法和 run 方法有什麼區別？

相信看完上面的原始碼分析，小夥伴們一定可以原始碼的角度懟回去了！

七、總結

本文中，小哈通過圖文的方式解釋了執行緒的五種狀態，以及各種狀態能夠被轉換的狀態。最後，我們簡單看了一下 start()內部原始碼，知道了 run() 方法何時被執行的。最後，希望看完本文的小夥伴們能有所收穫，下期見！

八、Ref

• 《Java高併發程式設計詳解》

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