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Java多線程之線程狀態(tài)的遷移詳解

更新時間：2021年06月02日 14:55:53 作者：圣斗士Morty

線程狀態(tài)遷移,又常被稱作線程的生命周期,指的是線程從創(chuàng)建到終結(jié)需要經(jīng)歷哪些狀態(tài),什么情況下會出現(xiàn)哪些狀態(tài).線程的狀態(tài)直接關(guān)系著并發(fā)編程的各種問題,本文就線程的狀態(tài)遷移做一初步探討,并總結(jié)在何種情況下會出現(xiàn)這些狀態(tài),需要的朋友可以參考下

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