Java线程状态和关闭线程的正确姿势

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RunnableRunning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;换句话说,线程在阻塞状态的时候会检查标识状态,如果是true,则抛出换句话说,线程在阻塞状态的时候会检查标识状态,如果是true,则抛出InterruptedException,否则阻塞,所以不会打断非阻塞的线程,即对正在运行的线程此方法无效。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

3、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)。

posted @ 2019-10-17 23:37  张小云的博客  阅读(14102)  评论(0编辑  收藏  举报