线程生命周期与常用方法详解：从新建到终止的全面解析

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线程的生命周期与常用方法

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。

它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。

线程的生命周期描述了线程从创建到终止的过程，而常用方法则提供了控制和交互线程的手段。

线程的生命周期

线程的生命周期包括以下几个状态：

  1. 新建状态（New）：线程对象被创建，但还没有调用start()方法，因此线程还没有开始执行。
  2. 就绪状态（Runnable）：当调用线程的start()方法后，线程就进入就绪状态。在这个状态下，线程只是进入了线程队列，等待CPU的调度，并不代表线程立即就能执行。
  3. 运行状态（Running）：线程获得CPU时间片后，它就开始执行run()方法中的代码，进入运行状态。
  4. 阻塞状态（Blocked）：线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。阻塞的情况包括：等待I/O操作的完成、等待获取一个锁、等待从Thread.sleep()方法返回等。
  5. 死亡状态（Dead）：线程执行完run()方法后，或者因为异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

线程的常用方法

线程的常用方法包括：

  1. start()：使该线程开始执行；Java虚拟机调用该线程的run()方法。
  2. run()：如果该线程是使用独立的Runnable运行对象构造的，则调用该Runnable对象的run()方法；否则，该方法不执行任何操作并返回。
  3. currentThread()：返回对当前正在执行的线程对象的引用。
  4. isAlive()：测试线程是否处于活动状态。
  5. sleep(long millis)：在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行）。
  6. join()：等待该线程终止。
  7. yield()：暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。
  8. interrupt()：中断线程。如果线程在调用Object类的wait()、wait(long)或wait(long, int)方法，或者该类的join()、join(long)、join(long, int)、sleep(long)或sleep(long, int)方法过程中受阻，则其中断状态将被清除，它还将收到一个InterruptedException。

这些方法提供了创建、启动、控制和终止线程的能力，是Java多线程编程的基础。为了更直观地讲解线程的生命周期与常用方法，我将通过示例来说明。

线程的生命周期示例

假设我们有一个简单的Java程序，它创建并启动了一个线程。这个线程的生命周期可以大致分为以下几个阶段：

public class ThreadLifecycleExample {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            try {
                // 模拟线程执行任务
                Thread.sleep(1000); // 线程可能处于TIMED_WAITING状态
                System.out.println("Thread is running...");
            } catch (InterruptedException e) {
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
        });

        // 线程处于 NEW 状态
        System.out.println("Thread state after creation: " + thread.getState()); // 输出 NEW

        // 启动线程，线程进入 RUNNABLE 状态
        thread.start();
        System.out.println("Thread state after calling .start(): " + thread.getState()); // 输出 RUNNABLE，注意此时线程可能还未真正运行

        // 等待线程结束
        try {
            thread.join(); // 主线程等待子线程结束
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }

        // 线程执行完毕，进入 TERMINATED 状态
        System.out.println("Thread state after completion: " + thread.getState()); // 输出 TERMINATED
    }
}

在这个示例中，线程的生命周期经历了以下阶段：

  1. 新建状态（NEW）：线程对象被创建，但尚未启动。
  2. 可运行状态（RUNNABLE）：调用线程的start()方法后，线程进入可运行状态，等待CPU调度执行。注意，RUNNABLE状态包括了传统意义上的就绪和运行两种状态。
  3. 运行状态（实际上在RUNNABLE状态内）：线程获得CPU时间片后执行run()方法中的代码。
  4. 可能进入的阻塞或等待状态：在这个例子中，线程通过调用sleep()方法进入了TIMED_WAITING状态，这是阻塞状态的一种。在实际应用中，线程还可能因为其他原因（如等待I/O操作、等待锁等）进入阻塞或等待状态。
  5. 终止状态（TERMINATED）：线程执行完run()方法中的代码后，进入终止状态。

线程的常用方法示例

线程的常用方法包括start()、run()、sleep()、join()等，它们在上述示例中已有体现。以下是这些方法的简要说明和示例：

  • start()：启动线程，使线程从新建状态进入可运行状态。

    示例：thread.start();

  • run()：线程启动后，JVM会调用线程的run()方法来执行线程的任务。

    注意：用户不应该直接调用线程的run()方法，而应该通过调用start()方法来启动线程。

  • sleep(long millis)：使当前线程暂停执行指定的毫秒数，进入TIMED_WAITING状态。

    示例：Thread.sleep(1000);

  • join()：等待当前线程终止。调用某个线程的join()方法会使当前线程阻塞，直到该线程终止。

    示例：thread.join();

  • yield()：提示调度器当前线程愿意放弃当前的CPU时间片，让其他线程运行。但调度器可以忽略这个提示。

    示例：Thread.yield();

  • interrupt()：中断线程。调用线程的interrupt()方法会设置该线程的中断状态为true，但不会立即停止线程的执行。线程需要定期检查自己的中断状态，并根据需要做出响应。

    示例：虽然示例中没有直接使用interrupt()，但在处理InterruptedException时通常会调用Thread.currentThread().interrupt()来保持中断状态。

通过理解线程的生命周期和常用方法，我们可以更好地编写和管理多线程程序，提高程序的并发性能和稳定性。

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