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Java多線程之線程狀態(tài)的遷移詳解

 更新時(shí)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(yùn)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(jìn)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(shí)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(shí)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(shí)例相關(guān)聯(lián)的一個鎖對象,這個鎖對象實(shí)際上就是 synchronized 的具體實(shí)現(xiàn),一般稱之為重量級鎖,進(jìn)入同步代碼塊的過程,實(shí)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?yàn)樗却?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(duì)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(yùn)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(shí)時(shí)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(duì)
                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(yùn)行一段時(shí)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(shí)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。

到此這篇關(guān)于Java多線程之線程狀態(tài)的遷移詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)java線程狀態(tài)遷移內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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