当程序中包含多个线程时,CPU 不是一直被特定的线程霸占,而是轮流执行各个线程。 那么,CPU 在轮换执行线程的过程中,即从创建到消亡的整个过程,可能会历经 5 种状态,分别是新建、就绪、运行、阻塞和死亡。 线程的新建状态 无论是通过 Thread 类直接实例化对象创建线程,还是通过继承自 Thread 类的子类实例化创建线程,新创建的线程在调用 start() 方法之前,不会得到执行,此阶段的线程就处于新建状态。 线程的就绪状态 当位于新建状态的线程调用 start() 方法后,该线程就转换到就绪状态。 所谓就绪,就是告诉 CPU,该线程已经可以执行了,但是具体什么时候执行,取决于 CPU Python线程是并发执行任务的重要工具,特别是在处理I/O密集型任务时,通过多线程可以提高程序的响应速度和效率。线程的状态管理是理解并优化多线程程序的关键,下面将详细阐述Python线程的五个状态及其转换。 1. 新建状态:当使用`Thread`类或其子类创建线程对象时,线程处于新建状态。在这个阶段,线程尚未启动,即使已经定义了执行目标,如`target`参数指定的方法或`run()`方法,但调用`start()`方法前,线程并不会执行任何操作。 2. 就绪状态:调用`start()`方法后,线程进入就绪状态,这意味着线程已经准备好执行,等待CPU分配时间片。然而,CPU的调度是不确定的,线程何时执行取决于操作系统的调度策略,如时间片轮转、优先级调度等。在就绪状态的线程并不保证立即执行,而是等待被选中并分配CPU资源。 3. 运行状态:当就绪状态的线程被CPU选中并开始执行时,线程进入运行状态。在运行状态下,线程会执行`target`指定的任务或`run()`方法。由于CPU的抢占式调度,运行状态的线程在执行一段时间后会被暂停,以便其他线程有机会执行,从而实现多线程的并发执行。 4. 阻塞状态:线程在执行过程中可能因为多种原因进入阻塞状态,如调用`sleep()`方法、等待用户输入、等待同步锁、调用`wait()`等待特定条件等。在阻塞状态,线程不会占用CPU资源,必须等待某个条件满足才能恢复为就绪状态,如等待时间结束、接收数据完成、获得锁或者被其他线程唤醒。 5. 死亡状态:线程执行完毕或在执行过程中遇到异常或错误,线程会进入死亡状态。死亡的线程不能再次启动,如果尝试调用`start()`方法,Python解释器会抛出`RuntimeError`异常。值得注意的是,主线程死亡并不意味着所有子线程都会死亡,反之亦然。因此,需要正确管理线程生命周期以避免不必要的资源浪费。 了解线程的这五个状态有助于我们编写更高效的多线程程序。例如,可以通过合理设计同步机制,减少线程阻塞,提高CPU利用率。同时,通过监控线程状态,可以及时发现和解决问题,如死锁、资源争抢等。在Python中,可以使用`threading`模块提供的API来控制线程状态,实现线程间的通信和协作,从而编写出更加灵活和健壮的多线程应用程序。
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