聊聊Java中線程的生命周期
線程的生命周期
- 新建(New):當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)Thread對(duì)象時(shí),線程處于新建狀態(tài)。此時(shí)線程還沒(méi)有開始執(zhí)行,需要調(diào)用start()方法來(lái)啟動(dòng)線程。
- 就緒(Runnable):當(dāng)調(diào)用start()方法后,線程進(jìn)入就緒狀態(tài)。此時(shí)線程已經(jīng)被加入到線程調(diào)度器中,但還沒(méi)有開始執(zhí)行。線程調(diào)度器會(huì)根據(jù)線程的優(yōu)先級(jí)來(lái)決定哪個(gè)線程可以先執(zhí)行。
- 運(yùn)行(Running):當(dāng)線程被線程調(diào)度器選中后,線程進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。此時(shí)線程開始執(zhí)行run()方法中的代碼。
- 阻塞(Blocked):在運(yùn)行狀態(tài)下,線程可能會(huì)被阻塞。當(dāng)線程等待某個(gè)條件滿足時(shí),或者被其他線程調(diào)用了sleep()、wait()、join()等方法時(shí),線程會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)。在阻塞狀態(tài)下,線程不會(huì)占用CPU資源。
- 終止(Terminated):線程的生命周期最終會(huì)結(jié)束,有兩種方式可以使線程終止。一種是run()方法執(zhí)行完畢,線程自然結(jié)束;另一種是調(diào)用線程的stop()方法,強(qiáng)制終止線程的執(zhí)行。
需要注意的是,線程的狀態(tài)不是固定不變的,線程可以在不同的狀態(tài)之間切換。例如,一個(gè)線程在運(yùn)行狀態(tài)下可能被阻塞,然后再回到運(yùn)行狀態(tài)。線程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是由線程調(diào)度器來(lái)控制的。
線程的命名
在Java中,可以為線程設(shè)置名稱以便于標(biāo)識(shí)和調(diào)試。如果沒(méi)有設(shè)置名稱,現(xiàn)成的默認(rèn)名稱為Thread-0、Thread-1...。線程的命名可以通過(guò)以下兩種方式進(jìn)行:
- 在創(chuàng)建線程時(shí),可以通過(guò)Thread類的構(gòu)造方法設(shè)置線程的名稱。例如:
Thread thread = new Thread("MyThread");
這樣就創(chuàng)建了一個(gè)名為"MyThread"的線程。
- 可以通過(guò)調(diào)用Thread類的setName()方法來(lái)設(shè)置線程的名稱。例如:
Thread thread = new Thread();
thread.setName("MyThread");
這樣也可以將線程的名稱設(shè)置為"MyThread"。如果在線程啟動(dòng)之后設(shè)置名稱無(wú)效。
線程的名稱可以通過(guò)Thread類的getName()方法來(lái)獲取。例如:
String threadName = thread.getName();
這樣就可以獲取到線程的名稱。
線程的命名對(duì)于調(diào)試和日志記錄非常有用,可以方便地區(qū)分不同的線程。在多線程程序中,合理設(shè)置線程的名稱可以提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。
線程的父子關(guān)系
線程之間存在父子關(guān)系。具體來(lái)說(shuō),每個(gè)線程都有一個(gè)父線程,除了主線程外。主線程是Java程序的入口點(diǎn),它沒(méi)有父線程。
當(dāng)一個(gè)線程創(chuàng)建了另一個(gè)線程時(shí),創(chuàng)建的線程成為新線程的子線程,而創(chuàng)建新線程的線程成為新線程的父線程。父線程可以通過(guò)調(diào)用子線程的方法來(lái)控制子線程的行為,例如啟動(dòng)、暫停、恢復(fù)和停止等。
可以使用Thread類的構(gòu)造方法或者實(shí)現(xiàn)Runnable接口來(lái)創(chuàng)建線程。當(dāng)一個(gè)線程創(chuàng)建了另一個(gè)線程時(shí),新線程的父線程就是創(chuàng)建它的線程。
示例代碼:
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
Thread parentThread = Thread.currentThread();
System.out.println("父線程:" + parentThread.getName());
Thread childThread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Thread currentThread = Thread.currentThread();
System.out.println("子線程:" + currentThread.getName());
}
});
childThread.start();
}
}
在上面的示例中,主線程是父線程,通過(guò)調(diào)用Thread.currentThread()方法獲取當(dāng)前線程的引用。然后創(chuàng)建了一個(gè)子線程,并在子線程的run()方法中打印子線程的名稱。
輸出結(jié)果如下:
父線程:main
子線程:Thread-0
可以看到,主線程的名稱是"main",子線程的名稱是"Thread-0"。這表明子線程是由主線程創(chuàng)建的,它們之間存在父子關(guān)系。子線程會(huì)和父線程同屬于一個(gè)ThreadGroup。
ThreadGroup
ThreadGroup是用于管理線程的類。它可以用來(lái)創(chuàng)建一組相關(guān)的線程,并對(duì)這組線程進(jìn)行統(tǒng)一的控制和管理。
使用ThreadGroup可以方便地對(duì)一組線程進(jìn)行批量操作,比如設(shè)置線程組的優(yōu)先級(jí)、中斷線程組中的所有線程、檢查線程組中活動(dòng)線程的數(shù)量等。
以下是ThreadGroup類的一些常用方法:
- ThreadGroup(String name): 創(chuàng)建一個(gè)新的線程組,指定線程組的名稱。
- void setDaemon(boolean daemon): 設(shè)置線程組是否為守護(hù)線程組。守護(hù)線程組中的線程在所有非守護(hù)線程結(jié)束后會(huì)自動(dòng)銷毀。
- void setMaxPriority(int priority): 設(shè)置線程組的最大優(yōu)先級(jí)。線程組中的線程的優(yōu)先級(jí)不能超過(guò)線程組的最大優(yōu)先級(jí)。
- void interrupt(): 中斷線程組中的所有線程。
- int activeCount(): 返回線程組中活動(dòng)線程的數(shù)量。
- int activeGroupCount(): 返回線程組中活動(dòng)線程組的數(shù)量。
使用ThreadGroup可以更好地組織和管理線程,提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。
虛擬機(jī)棧
虛擬機(jī)棧(Java Virtual Machine Stack)是Java虛擬機(jī)(JVM)為每個(gè)線程創(chuàng)建的一塊內(nèi)存區(qū)域,用于存儲(chǔ)線程的方法調(diào)用和局部變量。每個(gè)線程在執(zhí)行方法時(shí),都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)的棧幀(Stack Frame),棧幀中包含了方法的局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法返回地址等信息。
虛擬機(jī)棧的主要作用是支持方法的調(diào)用和執(zhí)行。每當(dāng)一個(gè)方法被調(diào)用時(shí),JVM會(huì)為該方法創(chuàng)建一個(gè)新的棧幀,并將其推入虛擬機(jī)棧的頂部。方法的參數(shù)和局部變量都會(huì)被存儲(chǔ)在棧幀的局部變量表中,而方法的執(zhí)行過(guò)程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)則會(huì)被存儲(chǔ)在操作數(shù)棧中。
虛擬機(jī)棧是一個(gè)線程私有的內(nèi)存區(qū)域,每個(gè)線程都有自己獨(dú)立的虛擬機(jī)棧。這意味著每個(gè)線程的方法調(diào)用和局部變量都是相互獨(dú)立的,互不影響。當(dāng)一個(gè)方法調(diào)用結(jié)束時(shí),對(duì)應(yīng)的棧幀會(huì)被彈出,棧幀所占用的內(nèi)存也會(huì)被釋放。
虛擬機(jī)棧的大小是可以調(diào)整的,可以通過(guò)JVM參數(shù)來(lái)指定。如果線程的方法調(diào)用層次過(guò)深,超過(guò)了虛擬機(jī)棧的最大深度,就會(huì)拋出StackOverflowError異常。另外,如果虛擬機(jī)棧的內(nèi)存空間不足以支持新的棧幀分配,就會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。
虛擬機(jī)棧是用于支持方法調(diào)用和執(zhí)行的內(nèi)存區(qū)域,每個(gè)線程都有自己獨(dú)立的虛擬機(jī)棧。它的大小可以調(diào)整,但是如果超過(guò)最大深度或內(nèi)存空間不足,就會(huì)拋出異常。
守護(hù)線程
守護(hù)線程(Daemon Thread)是一種特殊類型的線程,它的生命周期與Java虛擬機(jī)(JVM)的生命周期相同。當(dāng)所有的非守護(hù)線程結(jié)束時(shí),JVM會(huì)自動(dòng)退出,而不管守護(hù)線程是否執(zhí)行完畢。
守護(hù)線程通常被用于執(zhí)行一些后臺(tái)任務(wù),比如垃圾回收(Garbage Collection)等。它們不會(huì)阻止JVM的退出,因此在某些情況下,守護(hù)線程可以提供一種方便的方式來(lái)執(zhí)行一些周期性的或長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的任務(wù)。
要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)守護(hù)線程,可以通過(guò)Thread類的setDaemon(true)方法將線程設(shè)置為守護(hù)線程。守護(hù)線程的創(chuàng)建方式與普通線程相同,只是在啟動(dòng)線程之前將其設(shè)置為守護(hù)線程。
下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例代碼,演示了如何創(chuàng)建和使用守護(hù)線程:
public class DaemonThreadExample {
public static void main(String[] args) {
Thread daemonThread = new Thread(() -> {
while (true) {
System.out.println("守護(hù)線程正在運(yùn)行...");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
daemonThread.setDaemon(true);
daemonThread.start();
System.out.println("主線程結(jié)束");
}
}
在上面的示例中,我們創(chuàng)建了一個(gè)守護(hù)線程,它會(huì)每隔1秒輸出一條信息。主線程結(jié)束后,守護(hù)線程也會(huì)隨之結(jié)束。
需要注意的是,守護(hù)線程不能訪問(wèn)任何非守護(hù)線程創(chuàng)建的資源,因?yàn)樗鼈兛赡茉谌魏螘r(shí)候被終止。因此,在編寫守護(hù)線程時(shí),需要特別注意資源的使用和釋放,以避免出現(xiàn)意外的錯(cuò)誤。