# 執行緒生命週期5種狀態 ## 介紹   執行緒的生命週期經過**新建（New）、就緒（Runnable）、執行（Running）、阻塞（Bolocked）和死亡（Dead）** ## 狀態轉換圖  ## 新建（New）   程式使用`new關鍵字`建立一個執行緒之後，該執行緒就`處於新建狀態`，僅僅由Java虛擬機器為其**分配記憶體**，並**初始化其成員變數的值**。**不會執行執行緒的執行緒執行體**。如`Thread thread = new Thread()`。 ## 就緒（Runnable）   也稱為`“可執行狀態”`，執行緒物件呼叫`start()`方法後，該執行緒`處於就緒狀態`。如`thread.start()`。Java虛擬機器會為其**建立方法呼叫棧和程式計數器**（執行緒私有），處於就緒狀態的執行緒並沒有開始執行，只是**表示該執行緒可以執行**，執行緒何時執行取決於JVM中執行緒排程器的排程。 ## 執行（Running）   處於就緒狀態的執行緒**獲得CPU**，開始執行`run()方法`的執行緒執行體，則該執行緒`處於執行狀態`。（注意：執行緒只能從就緒狀態進入到執行狀態） ## 阻塞（Boloked）   阻塞狀態是執行緒因為某種原因`放棄了CPU的使用權`，暫時停止執行，直到執行緒進入就緒狀態，才有機會轉到執行狀態。當呼叫`sleep()`、一個阻塞式`IO方法`、同步鎖、等待通知、`suspend()方法`掛起都會使執行緒進入阻塞狀態。 - 執行緒呼叫`sleep()`方法主動放棄所佔用的處理器資源； - 執行緒呼叫一個阻塞式`IO方法`，在該方法返回之前，該執行緒被阻塞； - 執行緒試圖獲得一個`同步監視器`，但該同步監視器正被其他執行緒所持有； - 執行緒在等待（`wait()`）某個通知（`notify()`）； - 程式呼叫了執行緒的`suspend()`方法將該執行緒掛起，但這個方法易造成死鎖，應該避免使用。   執行緒從**阻塞狀態解除**——**進入就緒狀態**的過程： - 呼叫`sleep()方法`的執行緒**經過了指定時間**； - 執行緒呼叫的阻塞式**IO方法已經返回**； - 執行緒成功地**獲得**試圖取得的**同步監視器（鎖）**； - 執行緒正在等待某個通知時，**其他執行緒發出了一個通知**； - 處於掛起狀態的執行緒被呼叫了`resume()`恢復方法。 ## 死亡（Dead） ### 以如下3種方式結束執行緒 - `run()`或`call()`方法執行完成，執行緒正常結束； - 執行緒丟擲一個未捕獲的`Exception`或`Error`； - 直接呼叫該執行緒的`stop()`方法來結束該執行緒（該方法易造成死鎖，不推薦使用） **注意：** - 當丟擲一個異常後程序會結束，所以執行緒會終止； - sleep()方法會阻塞一個執行緒並不會終止； - 建立一個新的執行緒也不會終止另一個執行緒。 ### 判斷執行緒是否死亡   可以通過`isAlive()`方法，執行緒物件的`isAlive()`方法返回true，即為執行緒存活；返回false，即為執行緒死亡。   執行緒處於**就緒、執行、阻塞狀態**時，`isAlive()`返回`true`；執行緒處於**新建、死亡狀態**時，`isAlive()`返回`false`。 # start()和run()方法詳解 ## start()和run()介紹   當程式使用`new關鍵字`建立了一個執行緒後，該執行緒就處於新建狀態，此時它和其他Java物件是一樣的，只是由JVM為其分配記憶體，並初始化其成員變數的值（此時執行緒物件沒有任何的行為，也不執行執行緒執行體）。   當執行緒物件呼叫了`start()`方法後，執行緒就處於就緒狀態，JVM為其建立方法呼叫棧和程式計數器，處於這個狀態中的執行緒還沒有真正的開始執行，只是表示這個執行緒此時是一個可執行狀態。何時能執行？取決於JVM的執行緒排程器的排程。   處於就緒狀態的執行緒獲取`CPU執行許可權`，開始執行`run()`方法的執行緒執行體，此時執行緒處於執行狀態。（若只有一個CPU，任何時刻只能有一個執行緒處於執行狀態，多執行緒處理任務時，會給人一種併發錯覺，實際是CPU執行速度較快，多執行緒交織執行任務而已） ## start()方法原始碼 ```java public synchronized void start() { /** * This method is not invoked for the main method thread or "system" * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added * to this method in the future may have to also be added to the VM. * * A zero status value corresponds to state "NEW". */ //若執行緒不是就緒狀態，就丟擲異常 if (threadStatus != 0) throw new IllegalThreadStateException(); /* Notify the group that this thread is about to be started * so that it can be added to the group's list of threads * and the group's unstarted count can be decremented. */ //將執行緒新增到ThreadGroup中 group.add(this); boolean started = false; try { //通過start0()方法啟動執行緒 start0(); //設定執行緒啟動的started標誌位 started = true; } finally { try { if (!started) { group.threadStartFailed(this); } } catch (Throwable ignore) { /* do nothing. If start0 threw a Throwable then it will be passed up the call stack */ } } } ```   `start()`實際上通過本地方法`start0()`啟動執行緒，會新執行一個執行緒，新執行緒會呼叫`run()`方法。 ## run()方法原始碼 ```java @Override public void run() { if (target != null) { target.run(); } } ```   `target`是`Runnable物件`，`run()`直接呼叫`Thread執行緒`的`Runnable成員`的`run()`方法，並不會新建一個執行緒。 # 執行緒控制方法 ## sleep()方法 ### sleep()方法介紹 1. sleep(long millis)方法是Thread類的一個靜態方法，作用是讓當前執行緒暫停一段時間，並進入阻塞狀態。 ### sleep()方法過載方式 - `public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException`：讓當前正在執行的執行緒暫停millis毫秒，並進入阻塞狀態。 - `public static void sleep(long millis, int nanos) throws InterruptedException`：讓當前正在執行的執行緒暫停millis毫秒+nanos毫微秒，並進入阻塞狀態。（很少用） ### sleep()示例 通常用法就是 ```java //讓當前執行緒睡眠1000毫秒，即暫定1s Thread.sleep(1000); ``` ## yield()方法 ### yield()方法介紹 1. `yield()`方法讓當前正在執行的執行緒暫停，但**不會阻塞執行緒**，只是讓執行緒轉入就緒狀態。 2. `yield()`方法讓當前執行緒暫停，讓系統的**執行緒排程重新排程一次**，所以會出現當某個執行緒呼叫了yield()方法後，執行緒排程器又重新將它排程出來執行。 3. `yield()`方法讓當前執行緒暫停後，只有**優先順序>=當前執行緒**的處於**就緒狀態**的執行緒才能獲取CPU執行許可權。 ### yield()方法過載 - `public static native void yield();`：靜態方法。 ### yield()示例 ```java //讓當前執行緒暫停 Thread.yield(); ``` ### 執行緒優先順序 1. 每個執行緒執行都有一定的優先順序，優先順序高的執行緒獲得CPU執行許可權的機會比較大。 2. 每個執行緒預設的優先順序與建立它的父執行緒的優先順序相同。所以main執行緒的優先順序一般和自己建立的子執行緒優先順序一樣。 3. Thread類提供`setPriority(int newPriority)`和`getPriority()`方法設定和返回指定執行緒的優先順序。其中setPriority()方法的引數可以是一個整數（1-10之間），也可以是靜態常量。 MAX_PRIORITY：值為10. MIN_PRIORITY：值為1. NORM_PRIORITY：值為5. ## join()方法 ### join()方法介紹 1. Thread類提供`join()方法`讓一個執行緒等待另一個執行緒完成的方法；就是將指定的執行緒加入到當前執行緒，這樣兩個交替執行的執行緒就變成了順序執行的執行緒，如執行緒A呼叫了執行緒B的join()方法，則執行緒A會等待執行緒B執行完畢後才會繼續執行自己。 2. `join()`方法由使用執行緒的程式呼叫，呼叫執行緒呼叫執行緒t的t.join()方法後將會被阻塞，直到執行緒t執行完畢，呼叫執行緒才能繼續執行。一般就是用於主執行緒內，等待其他執行緒執行完畢後，再繼續執行main()函式。 ### join()方法過載方式 - `public final void join() throws InterruptedException`：等待被join的執行緒執行完畢。 - `public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException`：等待被join的執行緒的超時時間為millis毫秒。如果在millis毫秒內被join的執行緒還未結束執行流程，則呼叫執行緒不再等待。 - `public final synchronized void join(long millis, int nanos) throws InterruptedException`：等待被join的執行緒的時間最長為millis毫秒+nanos毫微秒。（很少用） ### join()方法示例 ###### (1)未使用join()方法 **程式碼** ```java public class JoinMethodTest { public static void main(String[] args) { System.out.println("main thread start"); Thread thread = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("child thread start"); try { Thread.sleep(1000); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("child thread finshed"); } }); thread.start(); System.out.println("main thread finshed"); } } ``` **執行結果** ```java main thread start main thread finshed child thread start child thread finshed ```   可以從執行結果看出，main()主執行緒日誌列印的很快，沒有等待子執行緒列印就結束了。 ###### （2）使用join()方法 **程式碼** ```java public class JoinMethodTest { public static void main(String[] args) { System.out.println("main thread start"); Thread thread = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("child thread start"); try { Thread.sleep(1000); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("child thread finshed"); } }); thread.start(); //加入join()方法等待子執行緒執行完畢，才執行主執行緒。 try { thread.join(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("main thread finshed"); } } ``` **執行結果** ```java main thread start child thread start child thread finshed main thread finshed ```   從執行結果可以看出，`main thread finshed`結果是在最後列印的，加入join()方法等待子執行緒執行完畢，才執行主執行緒。 # 6種狀態的執行緒生命週期解釋  # Q&A ## 為何啟動執行緒需要用start()方法而不是直接呼叫run()方法？ 1. 呼叫`start()`方法啟動執行緒，系統會將該執行緒物件的`run()`方法當作執行緒執行體來處理。 2. 直接呼叫執行緒物件的`run()`方法，該方法會被立即執行，而在`run()`方法返回之前其他執行緒無法併發執行（系統會將執行緒物件的當作一個普通物件，將`run()`方法當作一個普通方法，而不是執行緒執行體。） ## start()方法和run()方法 ###### java Thread中，run方法和start()方法的區別 - **概念**：`start()`是啟動執行緒，讓執行緒從新建狀態變為就緒狀態；執行緒得到CPU時間片後，執行`run()`中的執行緒執行體； - **呼叫次數**：`start()`只能呼叫一次；`run()`可以重複呼叫。 - **方法型別**：啟動執行緒只能用`start()`，系統會把`run()`方法當做執行緒執行體處理；如果直接呼叫`run()`，系統會把執行緒物件當作普通物件，此時`run()`也是一個普通方法，而不是執行緒執行體。run()方法只是類的一個普通方法而已，如果直接呼叫run方法，程式中依然只有主執行緒這一個執行緒，其程式執行路徑還是隻有一條，還是要順序執行，還是要等待run方法體執行完畢後才可繼續執行下面的程式碼。。 - **原始碼**：`start()`原始碼中實際上通過本地方法`start0()`啟動執行緒，會新執行一個執行緒，新執行緒會呼叫`run()`方法；而`run()`原始碼中`target`是`Runnable物件`，`run()`直接呼叫`Thread執行緒`的`Runnable`成員的`run()`方法，並不會新建一個執行緒。 - **多執行緒**：用 start方法來啟動執行緒，是真正實現了多執行緒， 通過呼叫Thread類的start()方法來啟動一個執行緒，這時此執行緒處於就緒（可執行）狀態，並沒有執行，一旦得到cpu時間片，就開始執行run()方法。但要注意的是，此時無需等待run()方法執行完畢，即可繼續執行下面的程式碼。所以run()方法並沒有實現多執行緒。 ## sleep()和yield()方法的區別 1. **依賴執行緒優先順序**：sleep()方法暫停當前執行緒後，會給其他執行緒執行機會，而不在乎其他執行緒的優先順序； yield()方法暫停當前執行緒後，只會給優先順序相同或更高的執行緒執行機會。 2. **執行緒轉入狀態**：sleep()方法將執行緒轉入阻塞狀態，知道經過阻塞時間才會轉入就緒狀態； yield()方法不會將執行緒轉入阻塞狀態，而是將執行緒轉入就緒狀態。 3. **異常宣告**：sleep()方法宣告丟擲了InterruptedException異常； yield()方法未宣告丟擲異常。 4. **可移植性**： sleep()方法的移植性比yield()方法好，所以一般使用sleep()方法控制併發