线程的6种状态

就像生命一样,线程也有从出生到死亡的过程,这个过程就是线程的生命周期,在java中,线程的生命周期共有6种状态,分别是:

  1. 初始(NEW):新创建了一个线程对象,但还没有调用start()方法。
  2. 运行(RUNNABLE):Java线程中将就绪(ready)和运行中(running)两种状态笼统的称为“运行”。
    线程对象创建后,其他线程(比如main线程)调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中,等待被线程调度选中,获取CPU的使用权,此时处于就绪状态(ready)。就绪状态的线程在获得CPU时间片后变为运行中状态(running)。
  3. 阻塞(BLOCKED):表示线程阻塞于锁。
  4. 等待(WAITING):进入该状态的线程需要等待其他线程做出一些特定动作(通知或中断)。
  5. 超时等待(TIMED_WAITING):该状态不同于WAITING,它可以在指定的时间后自行返回。
  6. 终止(TERMINATED):表示该线程已经执行完毕。

如果想要确定线程当前的状态,可以通过 getState() 方法,并且线程在任何时刻只可能处于 1 种状态。

线程的状态流转

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初始(New)

New 表示线程被创建但尚未启动的状态:当我们用 new Thread() 新建一个线程时,如果线程没有开始运行 start() 方法,所以也没有开始执行 run() 方法里面的代码,那么此时它的状态就是 New。而一旦线程调用了 start(),它的状态就会从 New 变成 Runnable,也就是状态转换图中中间的这个大方框里的内容。

可运行(Runnable)

Java 中的 Runable 状态对应操作系统线程状态中的两种状态,分别是 Running 和 Ready,也就是说,Java 中处于 Runnable 状态的线程有可能正在执行,也有可能没有正在执行,正在等待被分配 CPU 资源。
所以,如果一个正在运行的线程是 Runnable 状态,当它运行到任务的一半时,执行该线程的 CPU 被调度去做其他事情,导致该线程暂时不运行,它的状态依然不变,还是 Runnable,因为它有可能随时被调度回来继续执行任务。当线程时间片用完了,调用当前线程的yield()方法,当前线程进入就绪状态。

阻塞(BLOCKED)

从 Runnable 状态进入 Blocked 状态只有一种可能,就是进入 synchronized 保护的代码时没有抢到 monitor 锁,无论是进入 synchronized 代码块,还是 synchronized 方法,都是一样。当处于 Blocked 的线程抢到 monitor 锁,就会从 Blocked 状态回到Runnable 状态。

等待(WAITING)

处于这种状态的线程不会被分配CPU执行时间,它们要等待被显式地唤醒,否则会处于无限期等待的状态。线程进入 Waiting 状态和回到Runnable有三种可能性:
1、没有设置 Timeout 参数的 Object.wait() 方法,如果其他线程调用 notify() 或 notifyAll()来唤醒它,它会直接进入 Blocked 状态,因为唤醒 Waiting 线程的线程如果调用 notify() 或 notifyAll(),要求必须首先持有该 monitor 锁,所以处于 Waiting 状态的线程被唤醒时拿不到该锁,就会进入 Blocked 状态,直到执行了 notify()/notifyAll() 的唤醒它的线程执行完毕并释放 monitor 锁,才可能轮到它去抢夺这把锁,如果它能抢到,就会从 Blocked 状态回到 Runnable 状态。
2、没有设置 Timeout 参数的 Thread.join() 方法,当join 的线程运行结束,或者被中断时回到Runnable 状态。
3、当执行LockSupport.park() 方法进入Waiting 状态,当执行了 LockSupport.unpark()回到Runnable 状态。

阻塞和等待的区别

Blocked 仅仅针对 synchronized monitor 锁,可是在 Java 中还有很多其他的锁,比如 ReentrantLock,如果线程在获取这种锁时没有抢到该锁就会进入 Waiting 状态,因为本质上它执行了 LockSupport.park() 方法,所以会进入 Waiting 状态。同样,Object.wait() 和 Thread.join() 也会让线程进入 Waiting 状态。
Blocked 与 Waiting 的区别是 Blocked 在等待其他线程释放 monitor 锁,而 Waiting 则是在等待某个条件,比如 join 的线程执行完毕,或者是 notify()/notifyAll() 。

超时等待(TIMED_WAITING)

Waiting 和 Timed Waiting 这两个状态是非常相似的,区别仅在于有没有时间限制,Timed Waiting 会等待超时,由系统自动唤醒,或者在超时前被唤醒信号唤醒。以下情况会让线程进入 Timed Waiting 状态:
1、设置了时间参数的 Thread.sleep(long millis) 方法;
2、设置了时间参数的 Object.wait(long timeout) 方法;
3、设置了时间参数的 Thread.join(long millis) 方法;
4、设置了时间参数的 LockSupport.parkNanos(long nanos) 方法和LockSupport.parkUntil(long deadline) 方法。

如何回到Runnable 状态

Timed Waiting 中执行 notify() 和 notifyAll() 和Waiting状态中执行是一样的道理,它们会先进入 Blocked 状态,然后抢夺锁成功后,再回到 Runnable 状态。当然对于 Timed Waiting 而言,如果它的超时时间到了且能直接获取到锁/join的线程运行结束/被中断/调用了LockSupport.unpark(),会直接恢复到 Runnable 状态,而无需经历 Blocked 状态。

终止状态(TERMINATED)

Terminated 终止状态,要想进入这个状态有两种可能:

  1. 当线程的run()方法完成时,或者主线程的main()方法完成时,我们就认为它终止了。这个线程对象也许是活的,但是它已经不是一个单独执行的线程。线程一旦终止了,就不能复生。
  2. 在一个终止的线程上调用start()方法,会抛出java.lang.IllegalThreadStateException异常。