小白学编程之——深入理解Java线程的完整生命周期

小白学编程之——深入理解Java线程的完整生命周期

一、线程是什么？

如果把程序比作一个工厂，线程就是工厂里的工人。每个工人独立完成一项任务，多个工人协作可以提升效率。但工人（线程）的生命周期并非“一直工作”，而是会根据任务需求和资源分配不断变化状态。理解线程的“一生”，是掌握多线程编程的关键。

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二、线程的六大生命周期状态

以Java为例，线程的生命周期分为6种状态，官方定义在Thread.State枚举类中：

1. NEW（新建状态）

• 定义：通过new Thread()创建线程对象，但未调用start()方法。
• 类比：就像刚入职的新员工，工位和电脑已准备好，但还没开始工作。
• 代码示例：

  Thread thread = new Thread(() -> System.out.println("Hello"));
  System.out.println(thread.getState()); // 输出 NEW
  

2. RUNNABLE（可运行/运行状态）

• 定义：调用start()后进入该状态，包含两个子状态：
  • READY（就绪）：等待CPU分配时间片。
  • RUNNING（运行）：正在执行任务。
• 注意：Java将就绪和运行合并为RUNNABLE，简化了状态管理。

3. BLOCKED（阻塞状态）

• 触发条件：线程试图获取被其他线程占用的同步锁（如synchronized代码块）。
• 类比：员工A需要打印机，但打印机正被员工B使用，A只能等待。

4. WAITING（无限等待）

• 触发方法：调用无超时的wait()、join()或LockSupport.park()。
• 特点：必须等待其他线程唤醒（如notify()或目标线程终止）。

5. TIMED_WAITING（超时等待）

• 触发方法：调用带时间参数的sleep(1000)、wait(500)等。
• 区别：若超时后未被唤醒，线程会自动恢复至RUNNABLE。

6. TERMINATED（终止状态）

• 触发条件：run()方法执行完毕或抛出未捕获异常。
• 注意：终止的线程无法再次启动，必须创建新对象。

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三、状态转换的“人生轨迹”

1. 从NEW到RUNNABLE

调用start()后，线程进入就绪队列，等待CPU调度：

thread.start(); // 状态变为 RUNNABLE

2. RUNNABLE ↔ BLOCKED

• 进入BLOCKED：尝试获取已被占用的锁。
• 回到RUNNABLE：成功获得锁时。

3. RUNNABLE ↔ WAITING/TIMED_WAITING

• 进入等待：调用wait()、join()或sleep()。
• 恢复运行：被唤醒（notify()）或超时结束。

4. TERMINATED

线程任务完成后的最终归宿，无法逆转。

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四、控制线程的“魔法方法”

方法	作用	状态影响
start()	启动线程	NEW → RUNNABLE
sleep(long)	主动休眠指定时间	RUNNABLE → TIMED_WAITING
join()	等待目标线程终止	当前线程进入WAITING
interrupt()	中断线程（需配合异常处理）	唤醒WAITING/TIMED_WAITING
yield()	让出CPU时间片（不保证立即切换）	RUNNABLE → RUNNABLE

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五、线程池如何“续命”线程？

传统线程频繁创建销毁开销大，线程池通过复用线程优化生命周期：

1. 核心线程：空闲时不会销毁，长期存活。
2. 任务队列：任务排队等待空闲线程。
3. 非核心线程：任务激增时临时创建，空闲超时后回收。

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六、避坑指南（常见问题）

1. 死锁：两线程互相等待对方释放锁。
   解决：按固定顺序获取锁，或使用tryLock()。
2. 虚假唤醒：wait()可能无故返回，需用循环检查条件。
3. 资源泄漏：未正确关闭线程池或I/O连接。

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七、总结

理解线程生命周期就像掌握工人的工作流程：何时上岗（NEW）、何时休息（WAITING）、何时协作（BLOCKED）。通过合理使用同步机制（如synchronized、Lock）和线程池，可以让多线程程序既高效又稳定。