Java—執行緒的生命週期及執行緒控制方法詳解

Andya_net發表於2020-05-19

執行緒生命週期5種狀態

介紹

執行緒的生命週期經過新建（New）、就緒（Runnable）、執行（Running）、阻塞（Bolocked）和死亡（Dead）

狀態轉換圖

在這裡插入圖片描述

新建（New）

程式使用new關鍵字建立一個執行緒之後，該執行緒就處於新建狀態，僅僅由Java虛擬機器為其分配記憶體，並初始化其成員變數的值。不會執行執行緒的執行緒執行體。如Thread thread = new Thread()。

就緒（Runnable）

也稱為“可執行狀態”，執行緒物件呼叫start()方法後，該執行緒處於就緒狀態。如thread.start()。Java虛擬機器會為其建立方法呼叫棧和程式計數器（執行緒私有），處於就緒狀態的執行緒並沒有開始執行，只是表示該執行緒可以執行，執行緒何時執行取決於JVM中執行緒排程器的排程。

執行（Running）

處於就緒狀態的執行緒獲得CPU，開始執行run()方法的執行緒執行體，則該執行緒處於執行狀態。（注意：執行緒只能從就緒狀態進入到執行狀態）

阻塞（Boloked）

阻塞狀態是執行緒因為某種原因放棄了CPU的使用權，暫時停止執行，直到執行緒進入就緒狀態，才有機會轉到執行狀態。當呼叫sleep()、一個阻塞式IO方法、同步鎖、等待通知、suspend()方法掛起都會使執行緒進入阻塞狀態。

執行緒呼叫sleep()方法主動放棄所佔用的處理器資源；
執行緒呼叫一個阻塞式IO方法，在該方法返回之前，該執行緒被阻塞；
執行緒試圖獲得一個同步監視器，但該同步監視器正被其他執行緒所持有；
執行緒在等待（wait()）某個通知（notify()）；
程式呼叫了執行緒的suspend()方法將該執行緒掛起，但這個方法易造成死鎖，應該避免使用。

執行緒從阻塞狀態解除——進入就緒狀態的過程：

呼叫sleep()方法的執行緒經過了指定時間；
執行緒呼叫的阻塞式IO方法已經返回；
執行緒成功地獲得試圖取得的同步監視器（鎖）；
執行緒正在等待某個通知時，其他執行緒發出了一個通知；
處於掛起狀態的執行緒被呼叫了resume()恢復方法。

死亡（Dead）

以如下3種方式結束執行緒

run()或call()方法執行完成，執行緒正常結束；
執行緒丟擲一個未捕獲的Exception或Error；
直接呼叫該執行緒的stop()方法來結束該執行緒（該方法易造成死鎖，不推薦使用）

注意：

當丟擲一個異常後程式會結束，所以執行緒會終止；
sleep()方法會阻塞一個執行緒並不會終止；
建立一個新的執行緒也不會終止另一個執行緒。

判斷執行緒是否死亡

可以通過isAlive()方法，執行緒物件的isAlive()方法返回true，即為執行緒存活；返回false，即為執行緒死亡。
執行緒處於就緒、執行、阻塞狀態時，isAlive()返回true；執行緒處於新建、死亡狀態時，isAlive()返回false。

start()和run()方法詳解

start()和run()介紹

當程式使用new關鍵字建立了一個執行緒後，該執行緒就處於新建狀態，此時它和其他Java物件是一樣的，只是由JVM為其分配記憶體，並初始化其成員變數的值（此時執行緒物件沒有任何的行為，也不執行執行緒執行體）。
當執行緒物件呼叫了start()方法後，執行緒就處於就緒狀態，JVM為其建立方法呼叫棧和程式計數器，處於這個狀態中的執行緒還沒有真正的開始執行，只是表示這個執行緒此時是一個可執行狀態。何時能執行？取決於JVM的執行緒排程器的排程。
處於就緒狀態的執行緒獲取CPU執行許可權，開始執行run()方法的執行緒執行體，此時執行緒處於執行狀態。（若只有一個CPU，任何時刻只能有一個執行緒處於執行狀態，多執行緒處理任務時，會給人一種併發錯覺，實際是CPU執行速度較快，多執行緒交織執行任務而已）

start()方法原始碼

 public synchronized void start() {
        /**
         * This method is not invoked for the main method thread or "system"
         * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
         * to this method in the future may have to also be added to the VM.
         *
         * A zero status value corresponds to state "NEW".
         */
        //若執行緒不是就緒狀態，就丟擲異常
        if (threadStatus != 0)
            throw new IllegalThreadStateException();

        /* Notify the group that this thread is about to be started
         * so that it can be added to the group's list of threads
         * and the group's unstarted count can be decremented. */
        //將執行緒新增到ThreadGroup中
        group.add(this);

        boolean started = false;
        try {
        	//通過start0()方法啟動執行緒
            start0();
            //設定執行緒啟動的started標誌位
            started = true;
        } finally {
            try {
                if (!started) {
                    group.threadStartFailed(this);
                }
            } catch (Throwable ignore) {
                /* do nothing. If start0 threw a Throwable then
                  it will be passed up the call stack */
            }
        }
    }

start()實際上通過本地方法start0()啟動執行緒，會新執行一個執行緒，新執行緒會呼叫run()方法。

run()方法原始碼

    @Override
    public void run() {
        if (target != null) {
            target.run();
        }
    }

target是Runnable物件，run()直接呼叫Thread執行緒的Runnable成員的run()方法，並不會新建一個執行緒。

執行緒控制方法

sleep()方法

sleep()方法介紹

sleep(long millis)方法是Thread類的一個靜態方法，作用是讓當前執行緒暫停一段時間，並進入阻塞狀態。

sleep()方法過載方式

public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException：讓當前正在執行的執行緒暫停millis毫秒，並進入阻塞狀態。
public static void sleep(long millis, int nanos) throws InterruptedException：讓當前正在執行的執行緒暫停millis毫秒+nanos毫微秒，並進入阻塞狀態。（很少用）

sleep()示例

通常用法就是

//讓當前執行緒睡眠1000毫秒，即暫定1s
Thread.sleep(1000);

yield()方法

yield()方法介紹

yield()方法讓當前正在執行的執行緒暫停，但不會阻塞執行緒，只是讓執行緒轉入就緒狀態。
yield()方法讓當前執行緒暫停，讓系統的執行緒排程重新排程一次，所以會出現當某個執行緒呼叫了yield()方法後，執行緒排程器又重新將它排程出來執行。
yield()方法讓當前執行緒暫停後，只有優先順序>=當前執行緒的處於就緒狀態的執行緒才能獲取CPU執行許可權。

yield()方法過載

public static native void yield();：靜態方法。

yield()示例

//讓當前執行緒暫停
Thread.yield();

執行緒優先順序

每個執行緒執行都有一定的優先順序，優先順序高的執行緒獲得CPU執行許可權的機會比較大。
每個執行緒預設的優先順序與建立它的父執行緒的優先順序相同。所以main執行緒的優先順序一般和自己建立的子執行緒優先順序一樣。
Thread類提供setPriority(int newPriority)和getPriority()方法設定和返回指定執行緒的優先順序。其中setPriority()方法的引數可以是一個整數（1-10之間），也可以是靜態常量。
MAX_PRIORITY：值為10.
MIN_PRIORITY：值為1.
NORM_PRIORITY：值為5.

join()方法

join()方法介紹

Thread類提供join()方法讓一個執行緒等待另一個執行緒完成的方法；就是將指定的執行緒加入到當前執行緒，這樣兩個交替執行的執行緒就變成了順序執行的執行緒，如執行緒A呼叫了執行緒B的join()方法，則執行緒A會等待執行緒B執行完畢後才會繼續執行自己。
join()方法由使用執行緒的程式呼叫，呼叫執行緒呼叫執行緒t的t.join()方法後將會被阻塞，直到執行緒t執行完畢，呼叫執行緒才能繼續執行。一般就是用於主執行緒內，等待其他執行緒執行完畢後，再繼續執行main()函式。

join()方法過載方式

public final void join() throws InterruptedException：等待被join的執行緒執行完畢。
public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException：等待被join的執行緒的超時時間為millis毫秒。如果在millis毫秒內被join的執行緒還未結束執行流程，則呼叫執行緒不再等待。
public final synchronized void join(long millis, int nanos) throws InterruptedException：等待被join的執行緒的時間最長為millis毫秒+nanos毫微秒。（很少用）

join()方法示例

(1)未使用join()方法

程式碼

public class JoinMethodTest {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("main thread start");

        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("child thread start");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("child thread finshed");
            }
        });
        thread.start();
        System.out.println("main thread finshed");
    }
}

執行結果

main thread start
main thread finshed
child thread start
child thread finshed

可以從執行結果看出，main()主執行緒日誌列印的很快，沒有等待子執行緒列印就結束了。

（2）使用join()方法