Java多線程之線程狀態(tài)的遷移詳解
一、六種狀態(tài)
java.lang.Thread 的狀態(tài)分為以下 6 種,它們以枚舉的形式,封裝在了Thread類內(nèi)部:
NEW:表示線程剛剛創(chuàng)建出來,還未啟動
RUNNABLE:可運行狀態(tài),該狀態(tài)的線程可以是ready或running,唯一的決定因素是線程調(diào)度器
BLOCKED:阻塞,線程正在等待一個monitor鎖以便進入一個同步代碼塊
WAITING:等待,一種掛起等待的狀態(tài)。一個線程處于waiting是為了等待其他線程執(zhí)行某個特定的動作。
TIMED_WAITING:定時等待。
TERMINATED:終結(jié),線程執(zhí)行結(jié)束后的狀態(tài)。

二、狀態(tài)遷移圖

線程遷移圖網(wǎng)上有很多,這是我自己參考著繪制的一張。
線程遷移圖雖然是背了忘忘了背,反反復(fù)復(fù)很多遍,但是記憶這張圖其實并不困難。首先就是NEW和TERMINATED狀態(tài),一個表示剛剛創(chuàng)建,一個表示任務(wù)結(jié)束。
最重要的是記住WAITING和BLOCKED這兩種狀態(tài)與RUNNABLE相互切換的條件。
BLOCKED狀態(tài)在Java doc中的描述是“等待一個monitor鎖”,monitor對象是與對象實例相關(guān)聯(lián)的一個鎖對象,這個鎖對象實際上就是 synchronized 的具體實現(xiàn),一般稱之為重量級鎖,進入同步代碼塊的過程,實際上就是獲取到 monitor 對象的鎖的過程。如果鎖被其他線程占用,當(dāng)前線程就變成了BLOCKED狀態(tài),如果得到了鎖,就由BLOCKED切換到RUNNABLE狀態(tài)。
WAITING 是一種掛起狀態(tài),處于 waiting 的線程表示它正在等待一個有緣人~ 這個有緣人需要執(zhí)行特定的動作才能解救 waiting 中的線程。就像孫悟空在五指山下等了五百年,只有玄奘摘下山頂?shù)姆洳拍軌蚱仆炼觥?/p>
導(dǎo)致 WAITING 的情況只有三種:
wait()
join()
LockSupport.park()
wait() 方法是 Object 的成員方法,它可以令當(dāng)前線程針對于某個對象掛起等待,并釋放獲得的鎖資源,只有當(dāng)其他線程調(diào)用這個對象的notify()或 notifyAll() 方法,才能夠喚醒等待中的線程。注意,notify()或 notifyAll() 不會釋放鎖資源。
join() 方法是線程的一個成員方法,“加入一個線程”,這好像合情合理,比如 t1線程在執(zhí)行的過程中調(diào)用了 t2.join(),那么好吧, t1就會由 RUNNABLE 變?yōu)?WAITING,因為他要等待 t2 執(zhí)行完后才會繼續(xù)執(zhí)行,說白了,就是方便程序員讓線程插隊用的:

LockSupport.park()更方便,它是一個靜態(tài)方法,可以讓線程在調(diào)用的位置直接WAITING,然后在其他線程中,獲取到WAITING中的線程對象,傳入LockSupport(thread) 直接恢復(fù)運行。
三、線程狀態(tài)模擬
準(zhǔn)備三個線程 monitor 監(jiān)視線程,主要實時監(jiān)視 t1線程的狀態(tài);
t1 線程模擬各種狀態(tài),t2 輔助 t1 模擬各種狀態(tài):
public class ThreadState {
static Object lock = new Object();
// 模擬 NEW、RUNNABLE、WAITING、TIMED_WAITING、BLOCKED、TERMINATED
public static void main(String[] args) {
ThreadState thisObj = new ThreadState();
Thread t1 = new Thread(() -> {
try {
// 先獲取 t2 對象
Thread t2 = getThreadByName("t2");
// 先執(zhí)行一套邏輯,推遲同步代碼塊的調(diào)用
String str = "";
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
str += i;
}
// 調(diào)用同步代碼塊
thisObj.doSync();
// t2準(zhǔn)備插隊
t2.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}, "t1");
System.out.println("t1 剛創(chuàng)建:" + t1.getState());
Thread t2 = new Thread(() -> {
try {
// 直接獲取同步鎖
thisObj.doSync();
// 釋放鎖后在運行一段時間
TimeUnit.SECONDS.sleep(30);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}, "t2");
Thread monitor = new Thread(() -> {
Thread.State t1State = null;
while (true) {
if (!t1.getState().equals(t1State)) {
t1State = t1.getState();
System.out.println("t1 此刻狀態(tài):" + t1.getState());
}
if (t1State.equals(Thread.State.TERMINATED))
break;
}
}, "monitor");
monitor.start();
t2.start();
t1.start();
}
public synchronized void doSync() {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
String str = "";
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
str += i;
}
}
public static Thread getThreadByName(String name) {
Optional<Thread> first = Thread.getAllStackTraces()
.keySet()
.stream()
.filter(thread -> thread.getName().equals(name))
.findFirst();
return first.get();
}
}
輸出:
t1 剛創(chuàng)建:NEW
t1 此刻狀態(tài):RUNNABLE
t1 此刻狀態(tài):BLOCKED
t1 此刻狀態(tài):TIMED_WAITING
t1 此刻狀態(tài):TIMED_WAITING
t1 此刻狀態(tài):RUNNABLE
t1 此刻狀態(tài):WAITING
t1 此刻狀態(tài):BLOCKED
t1 此刻狀態(tài):TERMINATED
總結(jié)
線程狀態(tài)遷移是非常重要的多線程基礎(chǔ)知識,在調(diào)試多線程問題的時候,能夠發(fā)揮很大的作用。
6 種狀態(tài)不僅要熟記,而且在什么情況下會出現(xiàn)這些狀態(tài)也要清晰明了。
如果條件允許,可以試著通過不同的方法來模擬線程的六種狀態(tài)的切換,可以加深對線程生命周期的理解。
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