為什么要了解java線程的狀態(tài)

多線程高并發(fā)是初級開發(fā)者邁向中高級開發(fā)者必須要掌握的能力, 萬丈高樓平地起, 在深入了解這部分內容前, 我們要明確最基本的概念, 即線程有哪些狀態(tài). 

從源碼來看Java線程有哪些狀態(tài)

得益于開源精神, 我們可以直觀的分析看到在Java中, 線程到底有哪些狀態(tài). Java中記錄線程所有狀態(tài)的枚舉類為

java.lang.Thread.State 

從源代碼中我們可以看到在Java中線程總共有6種狀態(tài)NEW, RUNNABLE, BLOCKED, WAITING, TIMED_WAITING, TERMINATED. 下面我們來看一下詳細的源代碼, 以及各種線程狀態(tài)的含義.

public enum State {
   /**
    * 線程對象實例化但是還沒有調用start方法.
    */
   NEW,

   /**
    * 線程處于可運行狀態(tài), 這個狀態(tài)在虛擬機中
    * 看來是正在執(zhí)行的, 但是實際可能在等待
    * 操作系統(tǒng)的資源, 比如等待CPU資源.
    * 注意Java線程狀態(tài)只有RUNNABLE而沒有RUNNING
    */
   RUNNABLE,

   /**
    * 阻塞狀態(tài)的線程可能在等待獲取鎖,
    * 也可能是調用了wait方法后被notify方法
    * 喚醒, 再次嘗試獲取鎖, 進入阻塞狀態(tài)
    * {@link Object#wait() Object.wait}.
    */
   BLOCKED,

   /**
    * 等待狀態(tài), 此狀態(tài)由于調用wait, join, park方法導致
    * <ul>
    *   <li>{@link Object#wait() Object.wait} with no timeout</li>
    *   <li>{@link #join() Thread.join} with no timeout</li>
    *   <li>{@link LockSupport#park() LockSupport.park}</li>
    * </ul>
    *
    * 線程進入等待狀態(tài)后, 等待notify, notifyAll,
    * 特定線程執(zhí)行完畢, unpark方法
    * 然后轉換為RUNNABLE狀態(tài)
    */
   WAITING,

   /**
    * 有最大時間限制的等待狀態(tài)
    * 可能由調用如下方法導致
    * <ul>
    *   <li>{@link #sleep Thread.sleep}</li>
    *   <li>{@link Object#wait(long) Object.wait} with timeout</li>
    *   <li>{@link #join(long) Thread.join} with timeout</li>
    *   <li>{@link LockSupport#parkNanos LockSupport.parkNanos}</li>
    *   <li>{@link LockSupport#parkUntil LockSupport.parkUntil}</li>
    * </ul>
    */
   TIMED_WAITING,

   /**
    * 終止狀態(tài), 線程執(zhí)行完畢后會進入
    * TERMINATED狀態(tài)
    * 并且不能再轉換成其它狀態(tài)
    */
   TERMINATED;
}  
  

10句代碼窮盡線程的6種狀態(tài)

為了增強記憶, 下面我們用10句有效代碼, 直觀的把Java線程的6種狀態(tài)展示出來.

/**
* 如下展示了java線程的6種狀態(tài)
* NEW 線程對象新創(chuàng)建還未start
* RUNNABLE 線程已經啟動, 線程在JVM中正在運行, 不過在系統(tǒng)層面可能在等待系統(tǒng)資源
* BLOCKED 線程等待獲取鎖
* WAITING 線程被LockSupport#park(),
* Object#wait()或者Thread.join, 等待被unpark或者notify或者其他新城join完畢
* TIMED_WAITING 線程sleep或者wait(long),
* LockSupport#parkNanos LockSupport.parkNanos, 等待指定時間后繼續(xù)執(zhí)行
* TERMINATED 線程執(zhí)行完畢, 已經被終止
* @throws BrokenBarrierException
* @throws InterruptedException
*/
@Test
public void testThreadStatus() throws BrokenBarrierException, InterruptedException {
   CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(2);
   Thread thread = new Thread(() -> {
       try {
           LockSupport.park(this);
           TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
           synchronized (ThreadTest.class) {
               // 嘗試獲取鎖, 獲取不到進入Blocked狀態(tài)等待鎖
           }
           cyclicBarrier.await();
       } catch (InterruptedException e) {
           e.printStackTrace();
       } catch (BrokenBarrierException e) {
           e.printStackTrace();
       }
   });
   log.info("線程創(chuàng)建還未啟動, 狀態(tài)為: {}", thread.getState());
   thread.start();
   log.info("線程已經啟動, 狀態(tài)為: {}", thread.getState());
   TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
   log.info("線程已經park, 狀態(tài)為: {}", thread.getState());
   LockSupport.unpark(thread);
   TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
   log.info("線程啟動后進入sleep狀態(tài), 狀態(tài)為: {}", thread.getState());
   synchronized (ThreadTest.class) {
       // 前面sleep了4秒, 5到7秒main線程持有鎖.
       // 子線程第6秒開始獲取鎖, 但需要等待main線程釋放鎖, 此時子線程是BLOCKED狀態(tài)
       TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
       log.info("線程等待鎖, 狀態(tài)為: {}", thread.getState());
   }
   cyclicBarrier.await();
   log.info("線程已經執(zhí)行結束, 狀態(tài)為: {}", thread.getState());
} 

執(zhí)行結果為

- 線程創(chuàng)建還未啟動, 狀態(tài)為: NEW
- 線程已經啟動, 狀態(tài)為: RUNNABLE
- 線程已經park, 狀態(tài)為: WAITING
- 線程啟動后進入sleep狀態(tài), 狀態(tài)為: TIMED_WAITING
- 線程等待鎖, 狀態(tài)為: BLOCKED
- 線程已經執(zhí)行結束, 狀態(tài)為: TERMINATED

線程狀態(tài)的轉換

下面我們避免繁瑣的流程圖, 簡單描述下下線程狀態(tài)的相互轉換.

1. new可以轉換為runnable
2. runnable可能轉換為blocked或waiting, timed_waiting中的一種
3. blocked或waiting, timed_waiting狀態(tài)在條件滿足后可以轉換為runnable
4. 線程執(zhí)行完畢后, 進入terminated狀態(tài)