探秘Java多線程：解讀線程生命周期與狀态轉換

當談到Java程式設計中的線程概念和生命周期時，我們需要了解線程的基本概念以及線程在程式運作過程中的狀态和轉換。在Java中，線程是程式執行的最小機關，它允許程式同時執行多個任務，使得程式能夠更高效地利用計算資源。下面我将從線程的基本概念開始，逐漸講解線程的生命周期和狀态轉換。

什麼是線程？

線程是一個獨立的執行路徑，每個Java程式至少有一個線程，即主線程（Main Thread）。主線程負責程式的執行，而其他線程可以并行地執行其他任務。

線程的基本狀态：

Java線程有以下幾種基本狀态：

1. New（建立）：當線程對象被建立時，它處于建立狀态。此時線程還沒有開始執行。
2. Runnable（可運作）：當調用線程的start()方法後，線程進入可運作狀态。處于可運作狀态的線程可能正在執行，也可能等待CPU時間片來執行。
3. Blocked（阻塞）：線程進入阻塞狀态，可能是因為等待某個資源（如I/O操作、鎖等），在擷取到資源之前無法執行。
4. Waiting（等待）：線程進入等待狀态，可能是因為調用了Object.wait()方法，或者是在某個對象上等待喚醒信号。
5. Timed Waiting（計時等待）：線程進入有限時間的等待狀态，可能是因為調用了Thread.sleep()方法或者Object.wait(timeout)方法。
6. Terminated（終止）：線程執行完成或者由于異常退出，進入終止狀态。

線程的生命周期：

線程的生命周期指的是線程從建立到終止所經曆的各種狀态和狀态之間的轉換。下面是線程的生命周期圖示：

+--------(1)--------> NEW
  |                     |
  |   +----(2)----+     |  start()
  |   |           |     v
  |   v           |   RUNNABLE <--------+
  +-> RUNNING ----+ |   ^  |           |
       |   ^       |   |  |           |
       |   |       |   |  |           |
       |   +-------+   |  |           |
       |               |  |           |
       +-------+       |  |           |
               |       |  |           |
               |       v  |           |
               +----> BLOCKED ----+   |
               |     (waiting for |   |
               |     a monitor)   |   |
               v       |          |   |
             WAITING <------+   |   |
             (waiting for  |   |   |
             another thread)|   |   |
               |       |    |   |   |
               v       |    |   |   |
        TIMED_WAITING  |    |   |   |
        (waiting for a |    |   |   |
        specified time)|    |   |   |
               |       |    |   |   |
               |       v    |   |   |
               +---> TERMINATED  |   |
               |               |   |
               +---------------+   |
                                   |
           (3)-------------------+
           

線程狀态轉換解釋：

1. 線程對象被建立後處于NEW狀态，表示線程還未開始執行。
2. 當調用線程的start()方法後，線程進入RUNNABLE狀态，表示線程可以在JVM中被執行，但不一定正在執行（可能等待CPU時間片）。
3. 線程在RUNNABLE狀态下擷取CPU時間片後，進入RUNNING狀态，開始執行其中的代碼。
4. 在RUNNING狀态下，線程可能由于某種原因而進入阻塞狀态(BLOCKED)，比如在等待擷取某個鎖。
5. 線程在RUNNING狀态下也可能由于某些操作而進入等待狀态(WAITING)，比如調用了Object.wait()方法等待其他線程的喚醒信号。
6. 類似于WAITING狀态，線程在RUNNING狀态下也可以進入有限時間的等待狀态(TIMED_WAITING)，比如調用了Thread.sleep()方法或Object.wait(timeout)方法。
7. 線程從RUNNING狀态、BLOCKED狀态、WAITING狀态或TIMED_WAITING狀态傳回到RUNNABLE狀态時，仍然可能被排程器選中執行，也可能需要等待CPU時間片。
8. 線程執行完畢或者發生異常時，線程進入TERMINATED狀态，表示線程的生命周期結束。

了解線程的生命周期和狀态轉換是編寫多線程程式的基礎，它有助于避免線程相關的問題，如死鎖、競态條件等，并優化多線程程式的性能。同時，了解線程的概念和生命周期，能幫助你更好地利用多核處理器和并行計算，進而提高Java程式的執行效率。

每天堅持學習一點點，不求有回報，隻願可以豐富自己！！！