1.3 多线程 - 线程的生命周期

线程状态转换图

当前线程启动以后，不可能一直“霸占” CPU 独立运行，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。

新建与就绪状态

当程序使用 new 关键字创建了一个线程之后，该程序处于新建状态，此时和其他的 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。

当线程对象调用 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，而不是 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；但如果直接调用线程对象的 run() 方法，则 run() 方法立即就会被执行，而且在 run() 方法返回其他线程无法并发执行 —— 也就是说，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，而 run() 方法也是一个普通方法，而不是线程执行体。且不能直接通过 getName() 获取当前执行线程的名字，而是需要使用 Thread.currentThread() 方法先获取当前线程，再调用线程对象的 getName() 方法获取线程的名字。

start() 方法的执行过程

Thread源码本身的 run() 方法：

private Runnable target;

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

target参数在Thread构造函数中被赋值，如果执行的线程为继承的 Thread，则线程启动执行子类覆盖的 run() 方法体，如果是实现的 Runnable 接口，执行的则是实现类的 run() 方法；看代码：

public class FirstThread extends Thread {
    
    private int i;
    
    public FirstThread() {} 
    
    public FirstThread(Runnable r) {
        super(r) ;
    }
    
    // 重写run方法，run方法的方法体就是线程执行体
    public void run() {
        super.run();    // 同时执行 Thread 的run() 方法才会执行 Runnable 接口实现类的run() 方法
        for (; i < 5; i++) {
            System.err.println("FirstThread："+getName() + " " + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            if (i == 2) {
                new FirstThread().start();
                new FirstThread(new SecondThread()).start(); // 如果子类run() 方法未有super.run()，则Runnable接口不会执行
                new Thread(new SecondThread()).start();
            }
        }
    }
}

具体内容可参考：Java 中的进程与线程

调用线程对象的 start() 方法之后，该线程立即进入就绪状态 —— 即“等待状态”，但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。

运行和阻塞状态

• 就绪状态的线程获取CPU，执行run()方法的线程执行体，线程处于运行状态；
• 一个CPU在任何时刻只有一个线程处于运行状态
• 一个线程不可能一直处于运行状态（除非执行体很短），线程在运行期间可能会中断；
• 当一个线程中断，另一个线程获得执行机会，这种线程调度细节取决于底层平台所采用的策略；
  • 抢占式策略：给每个线程分配小时间段处理任务，该时间段用完，系统就会剥夺线程所占用的资源，让其他线程获得执行机会；在选择下一个线程时，系统会考虑线程的优先级。
  • 协作式调度策略：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，即由线程主动放弃所占用的资源。

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资源；
• 2、线程调用了一个阻塞式 IO 方法，在该方法返回之前，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；
• 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

发生如下情况时，线程将会进入就绪状态：

• 1、调度 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 resume() 恢复方法。

线程状态转换图

从图可知，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。而就绪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。但有一个方法例外，调用 yield() 方法可以让运行状态的线程转入就绪状态。

线程死亡

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
• 线程抛出一个未捕捉的 Exception 或 Error
• 直接调用该线程的 stop() 方法来结束该线程 —— 该方法容易导致死锁，通常不推荐使用

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。

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，该方法将返回 true；当线程处于新建、死亡两种状态时，该方法将返回 false。

Java中可以通过 interrupt() 中断线程，并通过 interrupted() 方法来判断线程是否已经中断，来结束线程 run() 执行体，从而终止当前线程。