Java 线程状态及其转换机制 | 周末学习-一一网

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Java定义了6种线程状态，在任意时间点，每一个线程只能是其中的一种状态；并且对于单核CPU，任意时间点，只能存在一个线程为运行状态。线程状态通过特定的机制和方法进行转换。

1 Java线程的6种状态

线程状态的本质是 Thread 类中的一个变量，叫 private volatile int threadStatus = 0; 。而这个变量的值通过 Thread 内部的一个枚举类定义。

public enum State {
        /**
         * 新建状态
         * 创建后尚未启动的线程
         */
        NEW,

        /**
         * 运行状态
         * 包括正在执行，也可能正在等待操作系统为它分配执行时间
         */
        RUNNABLE,

        /**
         * 阻塞状态
         * 一个线程因为等待临界区的锁被阻塞产生的状态
         */
        BLOCKED,

        /**
         * 无限期等待状态
         * 线程不会被分配处理器执行时间，需要等待其他线程显式唤醒
         */
        WAITING,

        /**
         * 限期等待状态
         * 线程不会被分配处理器执行时间，但也无需等待被其他线程显式唤醒
         * 在一定时间之后，它们会由操作系统自动唤醒
         */
        TIMED_WAITING,

        /**
         * 结束状态
         * 线程退出或已经执行完成
         */
        TERMINATED;
    }
复制代码

2 无中断的线程状态转换

正常一个线程，最简单的生命周期都应该经历这三个过程：**初始 –> 运行 –> 终止 **。

初始（NEW）

当一个线程对象被创建出来时，线程并没有立即启动，而是将threadStatus变量初始化为 NEW 状态。

运行（RUNNABLE）

我们都知道，启动一个线程的方法是调用Thread的 start() 方法

调用 start() 方法后，最终会调用一个本地方法 private native void start0();

在JVM中， start0() 方法最终会调用到操作系统创建线程的方法

在调用 Thread.start()之后，线程的状态将会变为 RUNNABLE 状态

在单核CPU中，同一时刻，只能运行一个线程，具体启动哪个线程，由操作系统调度。在JVM层面，虽然线程为 RUNNABLE 状态，但不代表就是运行中，只能说得到了随时运行的机会。而在操作系统层面看，处于可运行状态的线程都会在一个就绪队列中等待调度，最终进入CPU运行的才是真正的RUNNING，仍处于就绪队列中的都叫READY。

Java没有区分RUNNING 和 READY，将这两种都叫RUNNABLE

终止（TERMINATED）

当一个线程执行完毕，线程的状态就变为 TERMINATED。

处于 TERMINATED 状态的线程都无法死灰复燃，如果强行再启动线程，将会抛出 java.lang.IllegalThreadStateException 异常。

最简单的线程生命周期.png

3 线程阻塞

当两个并发线程访问同一个对象的synchronized 代码块时，获得锁的线程会进入RUNNABLE 状态；而另一个线程将进入 BLOCKED 状态，知道下一次获得对象锁才能再一次进入 RUNNABLE 状态。

当多个并发线程争抢同一个对象锁时，获得锁的线程会进入RUNNABLE 状态；其他所有对象都将进入 BLOCKED 状态，并进入锁对象的同步队列中；当持有锁的这个线程，释放了锁之后，会唤醒该锁对象同步队列中的所有线程，这些线程会继续尝试抢锁。如此往复。

发生阻塞的线程生命周期.png

4 wait() 、 join() 和 park()

当使用 wait() 、join() 和 park() 这三个方法时，都会使线程进入WAITING 状态。这三个方法的使用会有一定的区别。

wait()

wait() 方法是运行中的线程主动调用的

当运行中的线程调用wait() 之后，会释放锁对象，线程状态变成WAITING，线程进入锁对象的等待对列

当另一个获得锁对象的线程调用 notify/notifyAll 方法时，等待队列 中的线程才会被唤醒

被唤醒的线程争抢对象锁，获得锁的进入RUNNABLE状态，没有获得锁的进入BLOCKED 状态，并进入锁对象的同步队列中

join()

当其他线程调用 join() 方法时，正在运行的线程会被迫退出 RUNNABLE 状态，进入 WAITING

join() 底层仍然是通过调用wait()，由正在运行的线程调用wait() 方法，锁对象是线程本身

使用join() 方法插队后进入运行状态的线程，在执行完毕会自动调用notifyAll() 方法

park()

一个线程调用LockSupport.park() 方法,该线程状态会从 RUNNABLE 变成 WAITING

另一个线程调用 LockSupport.unpark(Thread 刚刚的线程)，刚刚的线程会从 WAITING 回到 RUNNABLE