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Java线程状态和关闭线程的正确姿势

  • 2019 年 10 月 17 日
  • 筆記

1、线程状态及切换

　　Java中的线程有六种状态，使用线程Thread内的枚举类来实现，如下，我对每个状态都进行了一定的解释。

　　public enum State {          /** 表示一个线程还没启用（即未调用start方法）*/          NEW,            /**           * JVM中执行的线程都是处于这个状态的，但是处于这个状态不一定在JVM中执行，           * 也就是说，只有这个状态有资格被JVM调度从而获得时间片执行。           */          RUNNABLE,            /**           * 线程在等待获取锁资源从而进入阻塞状态，           * 在这个状态中，其一直监视锁的动态，随时准备抢占锁           * 若获得锁资源，重新进入RUNNABLE状态           */          BLOCKED,            /**           * 当调用Object.wait、Thread.join或者LockSupport类的park方法的时候，线程进入此状态，           * 该状态若无其他线程主动唤醒，则无期限的等待。           * 唤醒的方法包括：Object.notify（唤醒随机一个）、Object.notifyAll（唤醒全部线程），           * 被唤醒的线程重新进入RUNNABLE状态           */          WAITING,            /**           * 同WAITING状态，不过不同的是调用的方法加上了时间的限制，           * 例如：Object.wait(10)、Thread.sleep(10)、Thread.join(10)、LockSupport.parkNanos(10)、LockSupport.parkUntil(10)这些方法           * 唤醒的方法有两种：           *     1、时间过期。           *     2、其他线程调用了notify或者notifyAll           *  唤醒之后同样进入RUNNABLE状态           */          TIMED_WAITING,            /** 线程的终点（正常死亡或者被终止）*/          TERMINATED;      }

 　　除了NEW和TERMINATED之外，其他的状态都是可以相互转换的，其转换过程如下图所示

 

　　这里特别讲一下RUNNABLE状态，在这个状态中线程并不一定在执行程序，只有被JVM调度的线程才能获得执行的时间片，并且只有这个状态的线程才能够获得时间片，换句话说，被JVM调度并且获得时间片是只属于处于RUNNABLE状态线程的权利。为了便于理解，可以将RUNNABLE分成Runnable和Running两个状态（当然，你也可以换成其他的，这里我只是自己好理解），那么上面的线程转换图就转变成了下面这样（参考《Java并发编程的艺术》中的线程状态图）：

 

 　　关于线程状态转换的例子，可以通过下面的代码加深理解

public class Test {      public static void main(String[] args) {          Test test = new Test();          // 1.NEW状态          Thread thread = new Thread(() -> {              // 3.进行test对象锁的争夺，若抢到锁则继续执行，否则进入BLOCKED状态监控该锁，重新获得后进入RUNNABLE               synchronized (test) {                  try {                      // 4.进入TIMED_WAITING状态，100ms后重新进入RUNNABLE状态争夺时间片                       Thread.sleep(100);                      // 5.重新获得时间片之后，进入WAITING状态                       test.wait();                  } catch (InterruptedException e) {                      e.printStackTrace();                  }              }              // 6.正常run()方法执行完毕后线程结束，进入TERMINATED           });          // 2.调用start()方法，线程进入RUNNABLE状态          thread.start();      }
}

注：代码执行的顺序为注释的序号

 2、正确的结束一个线程

　　在上面的例子中我们看到线程的run方法正常执行完毕之后线程就正常死亡进入TERMINATED状态了，那么如果我们有中途停止线程的需求，我们应该如何正确的结束一个线程呢？

  1. 使用interrupt()方法：在线程内部，其定义了一个变量来标识当前线程是否处于被打断状态，调用interrupt()方法则使这个状态变为true。我们采用这个方法加异常处理的方式来结束一个线程。 
    　　public static void main(String[] args) {          Thread thread = new Thread(() -> {              try {                  Thread.sleep(1);              } catch (InterruptedException e) {                  e.printStackTrace();                  // 这里的return是必须的，原因后面说明                  return;              }              System.err.println("thread interrupt test...");          });          thread.start();          thread.interrupt();          System.out.println("main thread end...");      }

    // 结果图：异常后面的语句不会打印


    　　这里关于线程中的打断标识变量（之后以interrupt称）需要说明的是，在特定的情况下其状态会被重置。
    　　    1、线程内部在catch了异常了之后interrupt的状态会被重置为false。
           2、线程调用了Thread.interrupted()方法之后，interrupt的状态会被重置为false。如果需要判断线程是否中断的话可以使用对象方法isInterrupted()，此方法不会重置。
       所以在刚才的代码中需要加入return来结束线程，否则的话线程还是会继续往下执行，如下图


    使用isInterrupted()实现：
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                int k = 0;
                while (k++ < 10) {
                    System.out.println("do something..." + k);
                }
            }
        System.err.println("thread end...");
        });
        thread.start();
        Thread.sleep(1);
        // 主线程流程执行完了，需要停止线程
        thread.interrupt();
    }

     　

  2. 使用标识位来实现：定义一个变量标识线程是否终止，若终止了则退出run方法。跟上面isInterrupted()的实现一样，不过换成了volatile变量而已。 
    public class Test {        public static volatile boolean interrupted = false;        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {          Thread thread = new Thread(() -> {              while (!interrupted) {                  int k = 0;                  while (k++ < 10) {                      if (interrupted) {                          System.err.println("thread invoke end....");                          return;                      }                      System.out.println("do something..." + k);                  }              }          System.err.println("thread end...");          });          thread.start();          Thread.sleep(1);          // 主线程流程执行完了，需要停止线程          interrupted = true;      }  }
    // 结果图

     

　stop()方法——不正确的线程中断方法

　　  在线程提供的方法中还有一个方法可以强制关闭线程——stop()。这个方法可以说是相当的霸道，给人一种“我不管，我就是要你现在立刻死亡（指线程）”的感觉，并且其还会释放线程所有的锁资源，这样可能会导致出现数据不一致从而出现线程不安全的情况，如下面例子。

public class Test {            public static volatile boolean flag = false;          public int state = 0;            public static void main(String[] args) throws InterruptedException {              Test test = new Test();              Thread thread = new Thread(() -> {                  synchronized (test) {                      try {                          test.state = 1;                          Thread.sleep(100);                          if (flag) {                              test.state = 2;                          }                          System.err.println("thread execute finished...");                      } catch (InterruptedException e) {                          e.printStackTrace();                      }                  }              });              thread.start();              Thread.sleep(1);              thread.stop();              flag = true;              System.out.println("state状态：" + test.state);          }  }
// 在这段代码中，进入线程时默认将state赋为1，接着过一段时间后如果触发了特定条件则把state赋为2，但是在特定条件触发之前，线程就被终止掉了，这个特定条件虽然符合但却没办法执行，从而导致数据的不一致。
// 结果图
　　

　　所以，我们应该采用上面两种正确的方式而不是stop()来中止线程。此外，stop()方法若在线程start()之前执行，那么在线程启动的时候就会立即死亡。

 

 

若有不对之处，望各位不吝指教（反正免费，对吧）。

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