Java线程状态

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1主线程与守护线程

默认情况下,Java 进程需要等待所有线程都运行结束,才会结束。有一种特殊的线程叫做守护线程,只要其它非守 护线程运行结束了,即使守护线程的代码没有执行完,也会强制结束。

log.debug("开始运行...");
Thread t1 = new Thread(() -> {
         while(true) {
                boolean interrupted = Thread.currentThread().isInterrupted();
                if(interrupted) {
                    log.debug("被打断了, 退出循环");
                    break;
                }
         }
​
}, "daemon");
t1.start();
sleep(1);
log.debug("运行结束...");
/*
运行结果: 主线程运行完, 结束,流程不会结束,t1线程还在运行
08:26:38.123 [main] c.TestDaemon - 开始运行... 
08:26:39.215 [main] c.TestDaemon - 运行结束... 
*/

非守护线程结束,守护线程会立即运行结束

log.debug("开始运行...");
Thread t1 = new Thread(() -> {
 log.debug("开始运行...");
 sleep(2);
 log.debug("运行结束...");
}, "daemon");
// 设置该线程为守护线程
t1.setDaemon(true);
t1.start();
sleep(1);
log.debug("运行结束...");
/*
运行结果:
08:26:38.123 [main] c.TestDaemon - 开始运行... 
08:26:38.213 [daemon] c.TestDaemon - 开始运行... 
08:26:39.215 [main] c.TestDaemon - 运行结束... 
*/

2 五种状态(操作系统)

以操作系统层面:

image.png

  • 初始状态 仅是在语言层面创建了线程对象,还未与操作系统线程关联

  • 可运行状态 (就绪状态)指该线程已经被创建(与操作系统线程关联),可以由 CPU 调度执行

  • 运行状态 指获取了 CPU 时间片运行中的状态

    • 当 CPU 时间片用完,会从【运行状态】转换至【可运行状态】,会导致线程的上下文切换
  • 阻塞状态

    • 如果调用了阻塞 API,如 BIO 读写文件,这时该线程实际不会用到 CPU,会导致线程上下文切换,进入 【阻塞状态】
    • 等 BIO 操作完毕,会由操作系统唤醒阻塞的线程,转换至【可运行状态】
    • 与【可运行状态】的区别是,对【阻塞状态】的线程来说只要它们一直不唤醒,调度器就一直不会考虑 调度它们
  • 终止状态 表示线程已经执行完毕,生命周期已经结束,不会再转换为其它状态

3 六种状态(Java的API)

根据 Thread.State 枚举,分为六种状态:

image.png

  • NEW 线程刚被创建,但是还没有调用 start() 方法
  • RUNNABLE 当调用了 start() 方法之后,注意,Java API 层面的 RUNNABLE 状态涵盖了 操作系统 层面的 【可运行状态】、【运行状态】和【阻塞状态】(由于 BIO 导致的线程阻塞,在 Java 里无法区分,仍然认为 是可运行)
  • BLOCKED , WAITING , TIMED_WAITING 都是 Java API 层面对【阻塞状态】的细分
  • TERMINATED 当线程代码运行结束

线程状态案例

@Slf4j(topic = "c.TestState")
public class TestState {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Thread t1 = new Thread("t1") {
            @Override
            public void run() {
                log.debug("running...");
            }
        };
​
        // runnable
        Thread t2 = new Thread("t2") {
            @Override
            public void run() {
                while(true) { 
​
                }
            }
        };
        t2.start();
​
        Thread t3 = new Thread("t3") {
            @Override
            public void run() {
                log.debug("running...");
            }
        };
        t3.start();
​
        // timed_waiting
        Thread t4 = new Thread("t4") {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (TestState.class) {
                    try {
                        Thread.sleep(1000000); 
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        };
        t4.start();
​
        // waiting
        Thread t5 = new Thread("t5") {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    t2.join(); 
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        t5.start();
​
        // blocked
        Thread t6 = new Thread("t6") {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (TestState.class) { 
                    try {
                        Thread.sleep(1000000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        };
        t6.start();
​
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        log.debug("t1 state {}", t1.getState());
        log.debug("t2 state {}", t2.getState());
        log.debug("t3 state {}", t3.getState());
        log.debug("t4 state {}", t4.getState());
        log.debug("t5 state {}", t5.getState());
        log.debug("t6 state {}", t6.getState());
        System.in.read();
    }
}
/*
运行结果:
22:00:37.048 c.TestState [t3] - running...
22:00:37.554 c.TestState [main] - t1 state NEW
22:00:37.556 c.TestState [main] - t2 state RUNNABLE
22:00:37.556 c.TestState [main] - t3 state TERMINATED
22:00:37.556 c.TestState [main] - t4 state TIMED_WAITING
22:00:37.556 c.TestState [main] - t5 state WAITING
22:00:37.556 c.TestState [main] - t6 state BLOCKED
​
*/

4 应用案例

以泡壶茶喝为例,统计最少花费时间.

洗水壶1分钟,烧开水15分钟,洗茶壶1分钟,洗茶杯2分钟,拿茶叶1分钟,泡茶.

洗水壶1分钟
烧开水15分钟
泡茶
洗茶壶1分钟
洗茶杯2分钟
拿茶叶1分钟
public class Test16 {
​
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            log.debug("洗水壶");
            sleep(1);
            log.debug("烧开水");
            sleep(5);
        },"老王");
​
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            log.debug("洗茶壶");
            sleep(1);
            log.debug("洗茶杯");
            sleep(2);
            log.debug("拿茶叶");
            sleep(1);
            try {
                t1.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            log.debug("泡茶");
        },"小王");
​
        t1.start();
        t2.start();
    }
}
/*
运行结果:
22:02:55.910 c.Test16 [小王] - 洗茶壶
22:02:55.910 c.Test16 [老王] - 洗水壶
22:02:56.935 c.Test16 [小王] - 洗茶杯
22:02:56.935 c.Test16 [老王] - 烧开水
22:02:58.936 c.Test16 [小王] - 拿茶叶
22:03:01.935 c.Test16 [小王] - 泡茶
*/

\