深入研究Java執行緒的幾種狀態及其對程式執行的影響

深入研究Java執行緒的幾個狀態及其對程式執行的影響

在Java中，執行緒是一種輕量級的執行單位，可以在程式中獨立運作並執行特定的任務。執行緒的狀態是描述執行緒在執行過程中的不同階段，了解執行緒的狀態對於編寫多執行緒程式以及最佳化程式效能非常重要。本文將深入研究Java執行緒的幾種狀態以及它們對程式執行的影響，並提供具體的程式碼範例。

Java執行緒的幾個狀態包括：NEW（新建）、RUNNABLE（可運行）、BLOCKED（封鎖）、WAITING（等待）、TIMED_WAITING（定時等待）和TERMINATED（終止）。

1. 新建（NEW）狀態：當透過建立Thread類別的實例來新建一個執行緒時，執行緒處於新建狀態。在新狀態中，執行緒尚未開始執行任何程式碼。下面是一個建立新執行緒的範例程式碼：

Thread thread = new Thread(() -> {
    System.out.println("Hello, World!");
});

2. 可執行（RUNNABLE）狀態：當執行緒呼叫start()方法後，執行緒將進入可運行狀態。在這個狀態下，執行緒將等待CPU分配時間片，以便執行run()方法中的程式碼。如果有多個執行緒處於可運行狀態，作業系統會根據調度策略為這些執行緒分配時間片。下面是一個範例程式碼：

Thread thread = new Thread(() -> {
    System.out.println("Hello, World!");
});
thread.start();

3. 阻塞（BLOCKED）狀態：當執行緒因為某些原因無法繼續執行時，執行緒將進入阻塞狀態。常見的原因包括等待鎖定、等待輸入輸出（I/O）等。在阻塞狀態中，執行緒暫停執行，直到滿足某個條件後才能繼續執行。下面是一個使用synchronized關鍵字來實現線程同步的範例程式碼：

public class MyRunnable implements Runnable {
    private Object lock = new Object();
    
    public void run() {
        synchronized(lock) {
            System.out.println("In synchronized block");
            // 一些代码
        }
    }
  
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable runnable = new MyRunnable();
        Thread thread1 = new Thread(runnable);
        Thread thread2 = new Thread(runnable);
  
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

在上述程式碼中，兩個執行緒嘗試同時進入synchronized區塊，因為鎖定是共享的，所以第二個線程將進入阻塞狀態，直到第一個執行緒執行完畢釋放鎖定。

4. 等待（WAITING）狀態：執行緒在下列情況下會進入等待狀態：呼叫了wait()方法、呼叫了join()方法或呼叫了LockSupport的park()方法。在等待狀態中，執行緒不會主動執行任何程式碼，直到其他執行緒喚醒它或等待時間到達。下面是一個使用wait()方法的範例程式碼：

public class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        synchronized(this) {
            System.out.println("Waiting for next thread...");
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("Thread resumed.");
        }
    }
  
    public static void main(String[] args) {
        MyThread thread = new MyThread();
        thread.start();
  
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        synchronized(thread) {
            thread.notify();
        }
    }
}

在上述程式碼中，執行緒進入等待狀態後，主執行緒透過notify()方法喚醒了該執行緒。

5. 定時等待（TIMED_WAITING）狀態：執行緒在下列情況會進入定時等待狀態：呼叫了sleep()方法、呼叫了帶有逾時參數的join()方法、呼叫了帶有逾時參數的wait()方法、呼叫了LockSupport的parkNanos()方法或是parkUntil()方法。在定時等待狀態中，執行緒不會主動執行任何程式碼，等待時間到達後會被喚醒。下面是一個使用sleep()方法的範例程式碼：

public class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        try {
            System.out.println("Thread sleeping...");
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println("Thread woke up.");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
  
    public static void main(String[] args) {
        MyThread thread = new MyThread();
        thread.start();
    }
}

在上述程式碼中，執行緒透過呼叫sleep()方法進入定時等待狀態，並等待2秒後被喚醒。

6. 終止（TERMINATED）狀態：執行完run()方法中的程式碼後，執行緒將進入終止狀態。在終止狀態中，執行緒將不再運行。

綜上所述，執行緒的狀態對於程式的執行有著重要的影響。了解各種狀態以及其含義對於編寫高效的多執行緒程式至關重要。

參考資料：

• Oracle官方文件- Java執行緒狀態：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Thread. State.html
• Java多執行緒入門教學：https://www.journaldev.com/1162/java-thread-tutorial

以上是深入研究Java執行緒的幾種狀態及其對程式執行的影響的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！