Жизненный цикл потока в Java

Основы потоков Java:

Поток в Java облегчает выполнение нескольких действий внутри одного процесса. Это считается легким процессом. Поток также можно определить как последовательность выполняемых операторов. Каждый поток в Java имеет свой собственный стек, программный счетчик и локальные переменные. Потоки Java также могут быть вложенными последовательностями вызовов методов. Память, состояние каждого процесса и файлы совместно используются потоками.

Использование потоков в Java:

• • Для выполнения фоновой или асинхронной обработки
  • Для повышения чувствительности приложений с графическим интерфейсом
  • Реализовать положительные стороны многопроцессорных систем
  • Для упрощения логики программирования в случае существования нескольких

Существует два пути выполнения при вызове потока. Один из двух путей используется для выполнения потока, а другой будет отслеживать оператор, следующий за вызовом потока. Каждый поток в Java имеет отдельное пространство памяти и стек.

Факторы риска, возникающие при использовании потоков в кодах Java, следующие.

• Надлежащая координация между потоками требуется в тех случаях, когда потоки обращаются к общим переменным для согласованного просмотра данных.
• Производительность и обслуживание потоков, если они чрезмерно используются в программах, усложняются.

Жизненный цикл потоков в Java:

В любой момент выполнения программы потоки в Java существуют в любом из перечисленных ниже состояний.

1. Новый
2. Заблокировано
3. Запускаемый
4. Время ожидания
5. Ожидающий
6. Прекращено

Подробное представление жизненного цикла потока в Java

Новый поток:

Вновь созданный поток находится в состоянии «Новый». Это не прогрессирует для запуска в этом состоянии. Выполнение кода потока в новом состоянии еще не произошло. Это еще предстоит запустить.

Запускаемое состояние:

Потоки в рабочем состоянии готовы к запуску. Поток в этом состоянии может быть готов к запуску в любой момент времени или уже запущен. Планировщик потоков оттачивает ответственность за выделение времени для выполнения потока. Каждому отдельному потоку выделяется определенное время в многопоточной программе. Каждый отдельный поток выполняется в течение небольшого промежутка времени, а затем сталкивается с паузой. Затем ЦП передается другому потоку, чтобы дать возможность другим потокам работать. В этот момент все готовые к выполнению потоки, ожидающие ЦП, и потоки, которые выполняются в данный момент, находятся в состоянии готовности к выполнению.

Ознакомьтесь с нашими бесплатными технологическими курсами, чтобы получить преимущество над конкурентами.

Изучите наши популярные курсы по программной инженерии

Состояние ожидания/блокировки:

Поток находится в любом из перечисленных ниже состояний, когда он временно не работает.

• Ожидающий
• Заблокировано

Поток, ожидающий завершения ввода-вывода, находится в заблокированном состоянии. Функция планировщика потоков заключается в планировании выполнения заблокированного или ожидающего потока путем его повторной активации. Любой поток в этом состоянии не допускается к дальнейшему продолжению выполнения до тех пор, пока он не будет преобразован в работоспособное состояние. Потоки в состоянии блокировки или ожидания не используют цикл ЦП.

Поток принудительно блокируется, когда он пытается получить доступ к защищенному разделу кода, который в данный момент защищен каким-либо другим потоком. Планировщик переводит один из потоков, ожидающих защищенный раздел, в рабочее состояние, когда раздел разблокирован для всех потоков. С другой стороны, поток существует в состоянии ожидания, пока он ожидает другого потока при определенном условии. Потоки в состоянии ожидания переводятся в состояние готовности к выполнению после выполнения условия, указанного для ожидания. Если поток, работающий в настоящее время, перемещается в состояние ожидания/блокировки, планировщик потоков планирует запуск другого потока из готовой к выполнению последовательности.

Время ожидания:

Когда метод вызывается с аргументом тайм-аута, поток находится в состоянии ожидания по времени. Поток продолжает находиться в этом состоянии до истечения заданного таймаута или до получения уведомления. Например, поток переходит в состояние ожидания по времени, если он вызывает условное ожидание или спящий режим.

Прекращенное состояние:

Завершение потоков происходит по любой из следующих причин.

• Обычный выход из потока по завершении выполнения сегментов кода в потоке.
• Возникновение любого редкого ошибочного события, такого как необработанное исключение или ошибка сегментации.

Поток в завершенном состоянии не потребляет никаких циклов ЦП.

Изучайте онлайн-курсы по разработке программного обеспечения в лучших университетах мира. Участвуйте в программах Executive PG, Advanced Certificate Programs или Master Programs, чтобы ускорить свою карьеру.

Востребованные навыки разработки программного обеспечения

Реализация состояний потока в Java:

Чтобы получить текущее состояние потока в Java, мы используем метод Thread.getState(). Java также предлагает класс java.lang.Thread.State, в котором определены константы ENUM для состояния потока. Подробности приведены в таблице ниже.

Поток находится в состоянии NEW, когда он только что создан. Когда метод .start() вызывается в потоке, планировщик потоков переводит его в состояние Runnable. Когда метод join() вызывается для экземпляра потока, поток, который в данный момент выполняет оператор кода, будет ожидать завершения этого потока. Таким образом, до вывода окончательного оператора на консоль функция join() вызывается программой в потоке 2 и удерживает поток 1 в ожидании, пока поток 2 не завершит свое выполнение и не перейдет в состояние «Завершено». Поскольку поток1 ожидает завершения выполнения потока2, он переводится в состояние ОЖИДАНИЕ.

Прочтите наши популярные статьи, связанные с разработкой программного обеспечения

Достоинства и ограничения использования потоков в программах Java:

Использование потоков в программах Java имеет следующие преимущества.

• Сокращение времени, затрачиваемого на разработку кода
• Снижение затрат на техническое обслуживание
• Улучшенная производительность сложных приложений
• Повышение отзывчивости пользовательских интерфейсов
• Распараллеливание задач
• Потоки используются в серверных приложениях для повышения пропускной способности и использования ресурсов.
• Если все вычислительные ресурсы ЦП не могут быть использованы потоком, выполнение другого потока будет поддерживать их занятость.
• Если один и тот же набор данных обрабатывается несколькими потоками, их кеш может быть общим. Это приводит к лучшему использованию кеша или согласованию его значений.

Есть несколько недостатков использования потоков в программах Java. Некоторые из них перечислены ниже.

• При совместном использовании кэшей, резервных буферов трансляции (TLB) или любых других аппаратных ресурсов несколько потоков могут мешать друг другу.
• Даже когда работает только один поток, время выполнения потока не может быть увеличено. Однако допускается ухудшение времени выполнения. Это может быть связано с дополнительными каскадами конвейера и/или более медленными частотами, необходимыми для размещения аппаратного обеспечения переключения потоков.
• Многочисленные изменения требуются как в операционных системах, так и в прикладных программах по сравнению с многопроцессорной обработкой, потому что аппаратная поддержка больше зависит от программного обеспечения в многопоточности.

Если вам интересно узнать больше о Java, разработке программного обеспечения с полным стеком, ознакомьтесь с программой Executive PG upGrad и IIIT-B по разработке программного обеспечения — специализация в разработке полного стека, которая предназначена для работающих профессионалов и предлагает более 500 часов интенсивного обучения. , более 9 проектов и заданий, статус выпускника IIIT-B, практические практические проекты и помощь в трудоустройстве в ведущих фирмах.

Подготовьтесь к карьере будущего

Подать заявку на получение степени магистра в области разработки программного обеспечения