关于JAVA线程五种状态的理解

简介: 关于JAVA线程五种状态的理解

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1) 新建


当用new关键字创建一个线程时,还没调用start 就是新建状态。


2) 就绪


调用了 start 方法之后,线程就进入了就绪阶段。此时,线程不会立即执行run方法,需要等待获取CPU资源。


3) 运行


当线程获得CPU时间片后,就会进入运行状态,开始执行run方法。


4) 阻塞


当遇到以下几种情况,线程会从运行状态进入到阻塞状态。


  • 调用sleep方法,使线程睡眠。
  • 调用wait方法,使线程进入等待。
  • 当线程去获取同步锁的时候,锁正在被其他线程持有。
  • 调用阻塞式IO方法时会导致线程阻塞。
  • 调用suspend方法,挂起线程,也会造成阻塞。


需要注意的是,阻塞状态只能进入就绪状态,不能直接进入运行状态。因为,从就绪状态到运行状态的切换是不受线程自己控制的,而是由线程调度器所决定。只有当线程获得了CPU时间片之后,才会进入运行状态。


5) 死亡


当run方法正常执行结束时,或者由于某种原因抛出异常都会使线程进入死亡状态。另外,直接调用stop方法也会停止线程。但是,此方法已经被弃用,不推荐使用。


线程常用方法


1)sleep


当调用 Thread.sleep(long millis) 睡眠方法时,就会使当前线程进入阻塞状态。millis参数指定了线程睡眠的时间,单位是毫秒。当时间结束之后,线程会重新进入就绪状态。


注意,如果当前线程获得了一把同步锁,则 sleep方法阻塞期间,是不会释放锁的。


2) wait、notify和notifyAll


首先,它们都是Object类中的方法。需要配合 Synchronized关键字来使用。


可以用于实现等待通知,  因为synchronized


调用线程的wait方法会使当前线程等待,直到其它线程调用此对象的notify/notifyAll方法。如果,当前对象锁有N个线程在等待,则notify方法会随机唤醒其中一个线程,而notifyAll会唤醒对象锁中所有的线程。需要注意,唤醒时,不会立马释放锁,只有当前线程执行完之后,才会把锁释放。


另外,wait方法和sleep方法不同之处,在于sleep方法不会释放锁,而wait方法会释放锁。wait、notify的使用如下:


为什么wait,notify和notifyAll跟synchronized一起使用?


Object.wait(),Object.notify(),Object.notifyAll()都是Object的方法,换句话说,就是每个类里面都有这些方法。


Object.wait():释放当前对象锁,并进入阻塞队列 Object.notify():唤醒当前对象阻塞队列里的任一线程(并不保证唤醒哪一个) Object.notifyAll():唤醒当前对象阻塞队列里的所有线程 为什么这三个方法要与synchronized一起使用呢?解释这个问题之前,我们先要了解几个知识点


每一个对象都有一个与之对应的监视器 每一个监视器里面都有一个该对象的锁和一个等待队列和一个同步队列 wait()方法的语义有两个,一是释放当前对象锁,另一个是进入阻塞队列,可以看到,这些操作都是与监视器相关的,当然要指定一个监视器才能完成这个操作了


notify()方法也是一样的,用来唤醒一个线程,你要去唤醒,首先你得知道他在哪儿,所以必须先找到该对象,也就是获取该对象的锁,当获取到该对象的锁之后,才能去该对象的对应的等待队列去唤醒一个线程。值得注意的是,只有当执行唤醒工作的线程离开同步块,即释放锁之后,被唤醒线程才能去竞争锁。


notifyAll()方法和notify()一样,只不过是唤醒等待队列中的所有线程


因wait()而导致阻塞的线程是放在阻塞队列中的,因竞争失败导致的阻塞是放在同步队列中的,notify()/notifyAll()实质上是把阻塞队列中的线程放到同步队列中去


值得提的一点是,synchronized是一个非公平的锁,如果竞争激烈的话,可能导致某些线程一直得不到执行。


public class WaitTest {
    private static Object obj = new Object();
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ListAdd listAdd = new ListAdd();
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            synchronized (obj){
                try {
                    for (int i = 0; i < 10; i++) {
                        listAdd.add();
                        System.out.println("当前线程:"+Thread.currentThread().getName()+"添加了一个元素");
                        Thread.sleep(300);
                        if(listAdd.getSize() == 5){
                            System.out.println("发出通知");
                            obj.notify();
                        }
                    }
                } catch(InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            synchronized (obj){
                try {
                    if(listAdd.getSize() != 5){
                        obj.wait();
                    }
                } catch(InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("线程:"+Thread.currentThread().getName()+"被通知.");
            }
        });
        t2.start();
        Thread.sleep(1000);
        t1.start();
    }
}
class ListAdd {
    private static volatile List<String> list = new ArrayList<String>();
    public void add() {
        list.add("abc");
    }
    public int getSize() {
        return list.size();
    }
}


以上,就是创建一个t2线程,判断list长度是否为5,不是的话,就一直阻塞。然后,另外一个t1线程不停的向list中添加元素,当元素长度为5的时候,就去唤醒阻塞中的t2线程。


然而,我们会发现,此时的t1线程会继续往下执行。直到方法执行完毕,才会把锁释放。t1线程去唤醒t2的时候,只是让t2具有参与锁竞争的资格。只有t2真正获得了锁之后才会继续往下执行。


3) join


当线程调用另外一个线程的join方法时,当前线程就会进入阻塞状态。直到另外一个线程执行完毕,当前线程才会由阻塞状态转为就绪状态。


或许,你在面试中,会被问到,怎么才能保证t1,t2,t3线程按顺序执行呢。(因为,我们知道,正常情况下,调用start方法之后,是不能控制线程的执行顺序的)


public class TestJoin {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(new MultiT("a"));
        Thread t2 = new Thread(new MultiT("b"));
        Thread t3 = new Thread(new MultiT("c"));
        t1.start();
        t1.join();
        t2.start();
        t2.join();
        t3.start();
        t3.join();
    }
}
class MultiT implements Runnable{
    private String s;
    private int i;
    public MultiT(String s){
        this.s = s;
    }
    @Override
    public void run() {
        while(i<10){
            System.out.println(s+"===="+i++);
        }
    }
}


最终,我们会看到,线程会按照t1,t2,t3顺序执行。因为,主线程main总会等调用join方法的那个线程执行完之后,才会往下执行。


4) yield


Thread.yield 方法会使当前线程放弃CPU时间片,把执行机会让给相同或更高优先级的线程(yield英文意思就是屈服,放弃的意思嘛,可以理解为当前线程暂时屈服于别人了)。


注意,此时当前线程不会阻塞,只是进入了就绪状态,随时可以再次获得CPU时间片,从而进入运行状态。也就是说,其实yield方法,并不能保证,其它相同或更高优先级的线程一定会获得执行权,也有可能,再次被当前线程拿到执行权。


yield方法和sleep方法一样,也是不释放锁资源的。可以通过代码来验证这一点:


public class TestYield {
    public static void main(String[] args) {
        YieldThread yieldThread = new YieldThread();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread t = new Thread(yieldThread);
            t.start();
        }
    }
}
class YieldThread implements Runnable {
    private int count = 0;
    @Override
    public synchronized void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            count ++;
            if(count == 1){
                Thread.yield();
                System.out.println("线程:"+Thread.currentThread().getName() + "让步");
            }
            System.out.println("线程:"+Thread.currentThread().getName() + ",count:"+count);
        }
    }
}

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会看到,线程让步之后,并不会释放锁。因此,其它线程也没机会获得锁,只能把当前线程执行完之后,才会释放。(对于这一点,其实我是有疑问的。既然yield不释放锁,那为什么还要放弃执行权呢。就算放弃了执行权,别的线程也无法获得锁啊。)


所以,我的理解,yield一般用于不存在锁竞争的多线程环境中。如果当前线程执行的任务时间可能比较长,就可以选择用yield方法,暂时让出CPU执行权。让其它线程也有机会执行任务,而不至于让CPU资源一直消耗在当前线程。


5)suspend、resume


suspend 会使线程挂起,并且不会自动恢复,只有调用 resume 方法才能使线程进入就绪状态。注意,这两个方法由于有可能导致死锁,已经被废弃。

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