Java工程師知識(shí)樹 / Java基礎(chǔ)

線程狀態(tài)

每一個(gè)線程都有自己的局部變量表喧笔、程序計(jì)數(shù)器脸狸，以及生命周期等冶共，線程的生命周期中各個(gè)階段的狀態(tài)包括：

NEW（初始化），
RUNNABLE（可運(yùn)行的）裤园，
BLOCKED（鎖定或阻塞）询筏，
WAITING（等待）破花，
TIMED_WAITING（定時(shí)等待）滋尉，
TERMINATED（結(jié)束）玉控；

在Thread內(nèi)部類java.lang.Thread.State中定義了線程的生命周期中的所有狀態(tài)

public enum State {
    NEW,
    RUNNABLE,
    BLOCKED,
    WAITING,
    TIMED_WAITING,
    TERMINATED;
}

獲取線程的狀態(tài)方法：java.lang.Thread#getState

public State getState() {
    // get current thread state 獲取當(dāng)前線程的線程狀態(tài)
    return sun.misc.VM.toThreadState(threadStatus);
}

各個(gè)狀態(tài)詳情介紹：

1. 新建狀態(tài)(new)：

? NEW狀態(tài)為使用new創(chuàng)建一個(gè)線程對(duì)象，在堆中分配內(nèi)存空間在調(diào)用start方法之前的線程所處的狀態(tài)狮惜；在此狀態(tài)下奸远，線程還沒啟動(dòng)既棺，只是創(chuàng)建了一個(gè)線程對(duì)象存儲(chǔ)在堆中讽挟；比如：

Thread t = new Thread(); // 此時(shí)t就屬于新建狀態(tài)

? 當(dāng)新建狀態(tài)下的線程對(duì)象調(diào)用了start方法懒叛，該線程對(duì)象就從新建狀態(tài)進(jìn)入可運(yùn)行狀態(tài)（runnable）；

? 線程對(duì)象的start方法只能調(diào)用一次耽梅，多次調(diào)用會(huì)發(fā)生IllegalThreadStateException薛窥；

2. 可運(yùn)行狀態(tài)(runnable)：

? 又可以細(xì)分成兩種狀態(tài)，ready和running眼姐，分別表示就緒狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)诅迷。將可運(yùn)行狀態(tài)細(xì)分為兩種狀態(tài)是因?yàn)椴淮_定線程是否獲取到CPU時(shí)間片。

? 就緒狀態(tài)：線程對(duì)象調(diào)用start方法之后众旗，等待JVM的調(diào)度(此時(shí)該線程并沒有運(yùn)行)罢杉，還未開始運(yùn)行；

? 運(yùn)行狀態(tài)：線程對(duì)象已獲得JVM調(diào)度贡歧，處在運(yùn)行中滩租；如果存在多個(gè)CPU，那么允許多個(gè)線程并行運(yùn)行利朵；

3. 阻塞狀態(tài)(blocked)：

? 處于運(yùn)行中的線程因?yàn)槟承┰?strong>放棄CPU時(shí)間片律想，暫時(shí)停止運(yùn)行，就會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)绍弟；此時(shí)JVM不會(huì)給線程分配CPU時(shí)間片技即，直到線程重新進(jìn)入就緒狀態(tài)（ready），才有可能轉(zhuǎn)到運(yùn)行狀態(tài)樟遣；

? 阻塞狀態(tài)只能先進(jìn)入就緒狀態(tài)而叼，進(jìn)而由操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)到運(yùn)行狀態(tài)，不能直接進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)豹悬；

? 阻塞狀態(tài)產(chǎn)生的情況：

• 當(dāng)A線程處于運(yùn)行中葵陵，試圖獲取同步鎖時(shí)，但同步鎖卻被B線程獲取屿衅，此時(shí)JVM會(huì)把A線程存到共享資源對(duì)象的鎖池中埃难，A線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)；
• 當(dāng)線程處于運(yùn)行狀態(tài)涤久，發(fā)出了IO請求時(shí)涡尘，該線程會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)；

4. 等待狀態(tài)(waiting)：

? 運(yùn)行中的線程調(diào)用了wait方法（無參數(shù)的wait方法）响迂，然后JVM會(huì)把該線程儲(chǔ)存到共享資源的對(duì)象等待池中考抄，該線程進(jìn)入等待狀態(tài)；處于該狀態(tài)中的線程只能被其他線程喚醒(notify)蔗彤；

5. 計(jì)時(shí)等待狀態(tài)(timed waiting)：

? 運(yùn)行中的線程調(diào)用了帶參數(shù)的wait方法或者sleep方法川梅，線程進(jìn)入計(jì)時(shí)等待狀態(tài)疯兼。

? 計(jì)時(shí)等待狀態(tài)下的線程不會(huì)釋放同步鎖/同步監(jiān)聽器；

? 計(jì)時(shí)等待狀態(tài)產(chǎn)生的情況：

• 當(dāng)處于運(yùn)行中的線程贫途，調(diào)用了wait(long time)方法吧彪，JVM會(huì)把當(dāng)前線程存在共享資源對(duì)象等待池中，線程進(jìn)入計(jì)時(shí)等待狀態(tài)丢早；
• 當(dāng)前線程執(zhí)行了sleep(long time)方法姨裸，該線程進(jìn)入計(jì)時(shí)等待狀態(tài)；

6. 終止?fàn)顟B(tài)(terminated)：

? 也可以稱為死亡狀態(tài)怨酝，表示線程終止傀缩，它的生命走到了盡頭；線程一旦終止,就不能再重啟啟動(dòng)农猬，否則會(huì)發(fā)生IllegalThreadStateException赡艰；

? 終止?fàn)顟B(tài)產(chǎn)生的情況：

• 正常執(zhí)行完run方法而退出，壽終正寢斤葱，屬于正常死亡慷垮；
• 線程執(zhí)行遇到異常而退出，線程中斷苦掘，屬于意外死亡换帜；

線程的生命周期狀態(tài)圖：

線程狀態(tài)

上圖解讀：

1. 一個(gè)線程在其被創(chuàng)建之后它將處于 NEW（新建）狀態(tài)，調(diào)用runnable.start()方法后開始運(yùn)行鹤啡，這時(shí)線程將轉(zhuǎn)換為RUNNABLE狀態(tài)惯驼。RUNNABLE共有2種狀態(tài)，就緒(READY)和運(yùn)行中(RUNNING)递瑰，當(dāng)線程獲得了 cpu 時(shí)間片（timeslice）后就處于 RUNNING（運(yùn)行） 狀態(tài)祟牲，未獲得就處于READY(就緒)狀態(tài)。
2. 在RUNNABLE狀態(tài)抖部，我們可以轉(zhuǎn)換為waiting,time_waiting和blocked三種狀態(tài)说贝。
3. 進(jìn)入waiting狀態(tài)可以執(zhí)行wait()等方法，而waiting狀態(tài)轉(zhuǎn)換為running狀態(tài)可以通過notify等方法慎颗。
4. 進(jìn)入time_waiting狀態(tài)可以通過sleep（long millis)方法或 wait（long millis）乡恕，返回runnbale狀態(tài)則可以通過notify等方法。
5. 當(dāng)線程調(diào)用同步方法時(shí)俯萎，在沒有獲取到鎖的情況下傲宜，線程將會(huì)進(jìn)入到 BLOCKED（阻塞） 狀態(tài)。
6. 線程在執(zhí)行完Runnable 的run()方法之后將會(huì)進(jìn)入到 TERMINATED（終止） 狀態(tài)夫啊。

測試線程狀態(tài)代碼

package com.thread.study;

import cn.hutool.core.date.DatePattern;
import cn.hutool.core.date.DateUtil;

import java.util.Date;

public class TestThreadState {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final long ONE_SECONDS = 1000; // 1秒
        Thread mark = new Thread(() -> { // --> NEW
            synchronized (args) {
                try {
                    blocking(ONE_SECONDS); // --> BLOCKED
                    args.wait(); // --> WAITING
                    args.wait(ONE_SECONDS); // --> TIMED_WAITING
                } catch (InterruptedException e) {
                }
            }
        },"測試狀態(tài)的線程");
        printThreadState(mark);
        new Thread(() -> { // 執(zhí)行使 mark 線程啟動(dòng)后進(jìn)入監(jiān)視器鎖定阻塞的線程（等待獲取鎖）
            try {
                blocking(ONE_SECONDS + 500);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }).start();
        Thread.sleep(ONE_SECONDS / 10);
        mark.start(); // 啟動(dòng) mark 線程 --> RUNNABLE
        printThreadState(mark); // 打印 mark 線程 start() 后的狀態(tài)
        Thread.sleep(ONE_SECONDS / 10);
        printThreadState(mark); // 打印 mark 線程 等待獲取 sync 的狀態(tài)
        Thread.sleep(ONE_SECONDS * 2 + 500); // 等待 mark 線程 blocking() 執(zhí)行完成后執(zhí)行 wait()
        printThreadState(mark); // 打印 mark 線程 wait() 時(shí)的狀態(tài)
        synchronized (args) {
            args.notify(); // 喚醒 mark 線程
        }
        Thread.sleep(ONE_SECONDS / 2); // 等待 mark 線程執(zhí)行 wait(long timeout)
        printThreadState(mark); // 獲取 mark 線程 wait(long timeout) 時(shí)的狀態(tài)
        Thread.sleep(ONE_SECONDS); // 等待 mark 線程執(zhí)行完畢
        printThreadState(mark); // 打印已執(zhí)行完成的狀態(tài) --> TERMINATED
    }

    static synchronized void blocking(long timeout) throws InterruptedException {
        Thread.sleep(timeout);
    }

    static void printThreadState(Thread stateThread) {
        System.out.println(stateThread.getName() + DateUtil.format(new Date(), DatePattern.NORM_DATETIME_MS_PATTERN) + "的線程狀態(tài)為" + stateThread.getState());
    }
}

打印結(jié)果：

測試狀態(tài)的線程2021-01-29 21:35:07.732的線程狀態(tài)為NEW
測試狀態(tài)的線程2021-01-29 21:35:07.935的線程狀態(tài)為RUNNABLE
測試狀態(tài)的線程2021-01-29 21:35:08.036的線程狀態(tài)為BLOCKED
測試狀態(tài)的線程2021-01-29 21:35:10.536的線程狀態(tài)為WAITING
測試狀態(tài)的線程2021-01-29 21:35:11.037的線程狀態(tài)為TIMED_WAITING
測試狀態(tài)的線程2021-01-29 21:35:12.039的線程狀態(tài)為TERMINATED