第六章：多线程与并发

6.2 线程的生命周期与管理

线程的生命周期

在Java中，线程的生命周期可以分为以下几个状态：

  1. 新建（New）

    • 线程对象被创建，但尚未调用start()方法。
    • 此时线程还未开始执行。

  2. 就绪（Runnable）

    • 调用start()方法后，线程进入就绪状态。
    • 线程等待CPU调度，一旦获得CPU时间片，线程开始执行。

  3. 运行（Running）

    • 线程获得CPU资源，执行run()方法中的代码。
    • 线程可能因为时间片用完或主动让出CPU而重新进入就绪状态。

  4. 阻塞（Blocked）

    • 线程因为某些原因（如等待I/O操作、获取锁失败等）暂时停止执行。
    • 阻塞状态解除后，线程重新进入就绪状态。

  5. 等待（Waiting）

    • 线程调用wait()、join()或LockSupport.park()方法进入等待状态。
    • 需要其他线程显式唤醒（如notify()、notifyAll()或LockSupport.unpark()）。

  6. 超时等待（Timed Waiting）

    • 线程调用带有超时参数的方法（如sleep(long millis)、wait(long timeout)等）。
    • 超时时间到达后，线程自动恢复。

  7. 终止（Terminated）

    • 线程执行完run()方法或因为异常退出。
    • 线程生命周期结束，无法再次启动。

线程状态转换图

New → Runnable ↔ Running → Terminated
          ↓       ↑
      Blocked/Waiting/Timed Waiting

线程管理

1. 线程的创建与启动

  • 通过继承Thread类或实现Runnable接口创建线程。
  • 调用start()方法启动线程，进入就绪状态。

2. 线程的暂停与恢复

  • 使用Thread.sleep(long millis)让线程进入超时等待状态。
  • 使用wait()和notify()实现线程间的协作。

3. 线程的中断

  • 调用interrupt()方法中断线程。
  • 线程可以通过isInterrupted()检查中断状态，或捕获InterruptedException处理中断。

4. 线程的终止

  • 自然终止：run()方法执行完毕。
  • 强制终止：不推荐使用stop()方法（已废弃），应通过标志位或中断机制优雅终止线程。

5. 线程优先级

  • 通过setPriority(int priority)设置线程优先级（1~10，默认5）。
  • 优先级高的线程获得更多CPU时间片，但不保证绝对顺序。

6. 守护线程（Daemon Thread）

  • 通过setDaemon(true)将线程设置为守护线程。
  • 当所有非守护线程结束时，守护线程会自动终止。

示例代码

public class ThreadLifecycleDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            System.out.println("线程开始执行...");
            try {
                Thread.sleep(1000); // 进入超时等待状态
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程执行结束。");
        });

        System.out.println("线程状态: " + thread.getState()); // NEW
        thread.start();
        System.out.println("线程状态: " + thread.getState()); // RUNNABLE
        Thread.sleep(500);
        System.out.println("线程状态: " + thread.getState()); // TIMED_WAITING
        thread.join();
        System.out.println("线程状态: " + thread.getState()); // TERMINATED
    }
}

总结

  • 理解线程的生命周期是编写高效并发程序的基础。
  • 合理管理线程状态可以避免死锁、资源竞争等问题。
  • 推荐使用java.util.concurrent包中的工具类简化线程管理。
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