Java執行緒狀態和關閉執行緒的正確姿勢
阿新 • • 發佈：2019-10-18
1、執行緒狀態及切換
Java中的執行緒有六種狀態，使用執行緒Thread內的列舉類來實現，如下，我對每個狀態都進行了一定的解釋。
public enum State {
/** 表示一個執行緒還沒啟用（即未呼叫start方法）*/
NEW,
/**
* JVM中執行的執行緒都是處於這個狀態的，但是處於這個狀態不一定在JVM中執行，
* 也就是說，只有這個狀態有資格被JVM排程從而獲得時間片執行。
*/
RUNNABLE,
/**
* 執行緒在等待獲取鎖資源從而進入阻塞狀態，
* 在這個狀態中，其一直監視鎖的動態，隨時準備搶佔鎖
* 若獲得鎖資源，重新進入RUNNABLE狀態
*/
BLOCKED,
/**
* 當呼叫Object.wait、Thread.join或者LockSupport類的park方法的時候，執行緒進入此狀態，
* 該狀態若無其他執行緒主動喚醒，則無期限的等待。
* 喚醒的方法包括：Object.notify（喚醒隨機一個）、Object.notifyAll（喚醒全部執行緒），
* 被喚醒的執行緒重新進入RUNNABLE狀態
*/
WAITING,
/**
* 同WAITING狀態，不過不同的是呼叫的方法加上了時間的限制，
* 例如：Object.wait(10)、Thread.sleep(10)、Thread.join(10)、LockSupport.parkNanos(10)、LockSupport.parkUntil(10)這些方法
* 喚醒的方法有兩種：
* 1、時間過期。
* 2、其他執行緒呼叫了notify或者notifyAll
* 喚醒之後同樣進入RUNNABLE狀態
*/
TIMED_WAITING,
/** 執行緒的終點（正常死亡或者被終止）*/
TERMINATED;
}除了NEW和TERMINATED之外，其他的狀態都是可以相互轉換的，其轉換過程如下圖所示
這裡特別講一下RUNNABLE狀態，在這個狀態中執行緒並不一定在執行程式，只有被JVM排程的執行緒才能獲得執行的時間片，並且只有這個狀態的執行緒才能夠獲得時間片，換句話說，被JVM排程並且獲得時間片是隻屬於處於RUNNABLE狀態執行緒的權利。為了便於理解，可以將RUNNABLE分成Runnable和Running兩個狀態（當然，你也可以換成其他的，這裡我只是自己好理解），那麼上面的執行緒轉換圖就轉變成了下面這樣（參考《Java併發程式設計的藝術》中的執行緒狀態圖）：
關於執行緒狀態轉換的例子，可以通過下面的程式碼加深理解
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Test test = new Test();
// 1.NEW狀態
Thread thread = new Thread(() -> {
// 3.進行test物件鎖的爭奪，若搶到鎖則繼續執行，否則進入BLOCKED狀態監控該鎖，重新獲得後進入RUNNABLE
synchronized (test) {
try {
// 4.進入TIMED_WAITING狀態，100ms後重新進入RUNNABLE狀態爭奪時間片
Thread.sleep(100);
// 5.重新獲得時間片之後，進入WAITING狀態
test.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 6.正常run()方法執行完畢後執行緒結束，進入TERMINATED
});
// 2.呼叫start()方法，執行緒進入RUNNABLE狀態
thread.start();
}
注：程式碼執行的順序為註釋的序號
2、正確的結束一個執行緒
在上面的例子中我們看到執行緒的run方法正常執行完畢之後執行緒就正常死亡進入TERMINATED狀態了，那麼如果我們有中途停止執行緒的需求，我們應該如何正確的結束一個執行緒呢？
- 使用interrupt()方法：線上程內部，其定義了一個變數來標識當前執行緒是否處於被打斷狀態，呼叫interrupt()方法則使這個狀態變為true。我們採用這個方法加異常處理的方式來結束一個執行緒。
public static void main(String[] args) { Thread thread = new Thread(() -> { try { Thread.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); // 這裡的return是必須的，原因後面說明 return; } System.err.println("thread interrupt test..."); }); thread.start(); thread.interrupt(); System.out.println("main thread end..."); }
// 結果圖：異常後面的語句不會列印
這裡關於執行緒中的打斷標識變數（之後以interrupt稱）需要說明的是，在特定的情況下其狀態會被重置。
1、執行緒內部在catch了異常了之後interrupt的狀態會被重置為false。
2、執行緒呼叫了Thread.interrupted()方法之後，interrupt的狀態會被重置為false。如果需要判斷執行緒是否中斷的話可以使用物件方法isInterrupted()，此方法不會重置。
所以在剛才的程式碼中需要加入return來結束執行緒，否則的話執行緒還是會繼續往下執行，如下圖
使用isInterrupted()實現：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);
// 主執行緒流程執行完了，需要停止執行緒
thread.interrupt();
} - 使用標識位來實現：定義一個變數標識執行緒是否終止，若終止了則退出run方法。跟上面isInterrupted()的實現一樣，不過換成了volatile變數而已。
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); // 主執行緒流程執行完了，需要停止執行緒 interrupted = true; } }
// 結果圖
stop()方法——不正確的執行緒中斷方法
線上程提供的方法中還有一個方法可以強制關閉執行緒——stop()。這個方法可以說是相當的霸道，給人一種“我不管，我就是要你現在立刻死亡（指執行緒）”的感覺，並且其還會釋放執行緒所有的鎖資源，這樣可能會導致出現數據不一致從而出現執行緒不安全的情況，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狀態：" + test.state);
}
}
// 在這段程式碼中，進入執行緒時預設將state賦為1，接著過一段時間後如果觸發了特定條件則把state賦為2，但是在特定條件觸發之前，執行緒就被終止掉了，這個特定條件雖然符合但卻沒辦法執行，從而導致資料的不一致。
// 結果圖
所以，我們應該採用上面兩種正確的方式而不是stop()來中止執行緒。此外，stop()方法若線上程start()之前執行，那麼線上程啟動的時候就會立即死亡。
若有不對之處，望各位不吝指教（反正免費，對吧）。