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一文詳解Java線程的6種狀態(tài)與生命周期

更新時間：2022年05月10日 16:32:56 作者：淵渟岳

一個線程在給定的時間點只能處于一種狀態(tài)。線程可以有6種狀態(tài)：New、Runnable、Blocked、Waiting、Timed?waiting和Terminated。本文將詳細(xì)講解這6種狀態(tài)，需要的可以參考一下

1.線程狀態(tài)（生命周期）

一個線程在給定的時間點只能處于一種狀態(tài)。

線程可以有如下6 種狀態(tài)：

New (新創(chuàng)建）：未啟動的線程；
Runnable (可運行）：可運行的線程，需要等待操作系統(tǒng)資源；
Blocked (被阻塞）：等待監(jiān)視器鎖而被阻塞的線程；
Waiting (等待）：等待喚醒狀態(tài)，無限期地等待另一個線程喚醒；
Timed waiting (計時等待）：在指定的等待時間內(nèi)等待另一個線程執(zhí)行操作的線程；
Terminated (被終止）：已退出的線程。

要確定一個線程的當(dāng)前狀態(tài)，可調(diào)用getState 方法

線程狀態(tài)關(guān)系圖

注意：虛線框（全大寫英文）的狀態(tài)為Java線程狀態(tài)。

2.操作線程狀態(tài)

2.1.新創(chuàng)建狀態(tài)（NEW）

就是實例化線程完成后，未啟動線程的狀態(tài)。

可通過三種方式創(chuàng)建線程

重寫Thread類run()方法
實現(xiàn)Runnable接口
實現(xiàn)Callable接口

一個簡單的例子概括三種方式

public?class?Demo?{

????public?static?void?main(String[]?args)?throws?ExecutionException,?InterruptedException?{
????????/**
?????????*?1.直接重寫run()?或繼承Thread類再重寫run()
?????????*/
????????Thread?thread?=?new?Thread()?{
????????????@Override
????????????public?void?run()?{
????????????????System.out.println("Thread");
????????????}
????????};
????????//?開啟線程
????????thread.start();

????????/**
?????????*?2.lambda、內(nèi)部類或線程類方式實現(xiàn)Runnable接口，實現(xiàn)run()方法
?????????*?再交給Thread?類
?????????*/
????????Thread?runThread?=?new?Thread(()?->?{
????????????System.out.println("Runnable");
????????});
????????//?開啟線程
????????runThread.start();

????????/**
?????????*?3.lambda、內(nèi)部類或線程類方式實現(xiàn)Callable接口，實現(xiàn)call()方法
?????????*?再交給Thread 類：FutureTask本質(zhì)也是Runnable實現(xiàn)類
?????????*/
????????FutureTask<String>?futureTask?=?new?FutureTask<String>(()?->?{
????????????System.out.println("Callable");
????????????return?"CallableThread";
????????});
????????Thread?callThread?=?new?Thread(futureTask);
????????//?開啟線程
????????callThread.start();
????????//?獲取call()方法的返回值
????????String?s?=?futureTask.get();
????????System.out.println("call()方法的返回值："+s);
????}

}

不重寫 run() 或 call() 方法直接實例化Thread類創(chuàng)建的線程沒有實際意義；

只有Callable方式創(chuàng)建的線程可以獲取線程的返回值。

2.2.可運行狀態(tài)（RUNNABLE）

該狀態(tài)指的是線程實例化對象調(diào)用start()方法后進(jìn)入的狀態(tài)。線程處于可以運行狀態(tài)，如果有處理器等資源，就可以執(zhí)行程序。

該狀態(tài)在操作系統(tǒng)層面包含兩步：線程就緒和線程運行中，但在Java線程狀態(tài)中，這兩步都統(tǒng)稱為Runnable（可運行）狀態(tài)。

線程由就緒狀態(tài)變?yōu)檫\行狀態(tài)，重點就看你的線程有沒有搶到CPU資源（CPU時間片），誰搶到就運行，沒搶到就等。因為CPU時間片（執(zhí)行時間）非常短，大概十幾毫秒，所以線程切換的這個時間是非常短的，就緒狀態(tài)變?yōu)檫\行狀態(tài)的時間也非常短，在開發(fā)時幾乎感覺不到這種狀態(tài)的變化，所以在Java中將兩者看作是一個整體，重點關(guān)注線程可否運行并區(qū)別于其他狀態(tài)即可，更進(jìn)一步簡化線程的開發(fā)。如果你的程序要運行很久（比如寫個死循環(huán)），在一個CPU時間片內(nèi)沒有執(zhí)行完成，那么你的線程就要搶下一次的CPU時間片，搶到了才可以繼續(xù)執(zhí)行程序，沒搶到那就要繼續(xù)搶，直到線程中的程序執(zhí)行完成。

其實這個場景應(yīng)該都見到過，例如多個線程執(zhí)行同一個程序，都將日志打印到同一個文件時，就會出現(xiàn)不同線程的日志混在了一起的情況，不利于排查問題。解決這種問題常見的方法有：一是分線程打印日志到不同文件；二是將日志信息保存到字符串對象中，在程序的最后將日志信息一次性打印到文件。第二種方式就是利用CPU的一個時間片來完成日志信息的打印。

注意：程序只能對新建狀態(tài)的線程調(diào)用start()方法，不要對處于非新建狀態(tài)的線程調(diào)用start() 方法，這都會引發(fā)IllegalThreadStateException異常。

2.3.被阻塞狀態(tài)（BLOCKED）

線程處于等待監(jiān)視器鎖而被阻塞的狀態(tài)。有一個線程獲取了鎖未釋放，其他線程也來獲取，但發(fā)現(xiàn)獲取不到鎖也進(jìn)入了被阻塞狀態(tài)。

被阻塞狀態(tài)只存在于多線程并發(fā)訪問下，區(qū)別于后面兩種因線程自己進(jìn)入”等待“而導(dǎo)致的阻塞。

進(jìn)入狀態(tài)

進(jìn)入synchronized 代碼塊/方法
未獲取到鎖

退出狀態(tài)

獲取到監(jiān)視器鎖

2.4.等待喚醒狀態(tài)（WAITING）

整個流程是這樣的：線程在某個對象的同步方法中先獲取到對象鎖；在執(zhí)行wait方法時，該線程將釋放對象鎖，并且該線程被放入到這個對象的等待隊列；等待另一個線程獲取到同一個對象的鎖，然后通過notify() 或 notifyAll() 方法喚醒對象等待隊列中的線程。

從整個流程可以知道

wait (),notify () 和 notifyAll () 方法需要在線程獲取到鎖的情況下才可以繼續(xù)執(zhí)行，所以這三個方法都需要放在同步代碼塊/方法中執(zhí)行，否則報異常：java.lang.IllegalMonitorStateException。

在同步代碼塊中，線程進(jìn)入WAITING 狀態(tài)時，鎖會被釋放，不會導(dǎo)致該線程阻塞。反過來想下，如果鎖沒釋放，那其他線程就沒辦法獲取鎖，也就沒辦法喚醒它。

進(jìn)入狀態(tài)

object.wait()
thread.join()
LockSupport.park()

退出狀態(tài)

object.notify()
object.notifyall()
LockSupport.unpark()

2.5.計時等待狀態(tài)（TIMED_WAITING）

一般是計時結(jié)束就會自動喚醒線程繼續(xù)執(zhí)行后面的程序，對于Object.wait(long) 方法還可以主動通知喚醒。

注意：Thread類下的sleep() 方法可以放在任意地方執(zhí)行；而wait(long) 方法和wait() 方法一樣，需要放在同步代碼塊/方法中執(zhí)行，否則報異常：java.lang.IllegalMonitorStateException。

進(jìn)入狀態(tài)

Thread.sleep(long)
Object.wait(long)
Thread.join(long)
LockSupport.parkNanos(long)
LockSupport.parkNanos(Object blocker, long nanos)
LockSupport.parkUntil(long)
LockSupport.parkUntil(Object blocker, long deadline)

注：blocker 參數(shù)為負(fù)責(zé)此線程駐留的同步對象。

退出狀態(tài)

計時結(jié)束
LockSupport.unpark(Thread)
object.notify()
object.notifyall()

2.6.終止（TERMINATED）

線程執(zhí)行結(jié)束

run()/call() 執(zhí)行完成
stop()線程
錯誤或異常>>意外死亡

stop() 方法已棄用。

3.查看線程的6種狀態(tài)

通過一個簡單的例子來查看線程出現(xiàn)的6種狀態(tài)。

案例

public?class?Demo3?{
????private?static?Object?object?="obj";
????
????public?static?void?main(String[]?args)?throws?InterruptedException?{

????????Thread?thread0?=?new?Thread(()?->?{
????????????try?{
????????????????//?被阻塞狀態(tài)（BLOCKED）
????????????????synchronized?(object){
????????????????????System.out.println("thread0?進(jìn)入：等待喚醒狀態(tài)（WAITING）");
????????????????????object.wait();
????????????????????System.out.println("thread0?被解除完成：等待喚醒狀態(tài)（WAITING）");
????????????????}
????????????????System.out.println("thread0?"+Thread.currentThread().getState());
????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????e.printStackTrace();
????????????}
????????});
????????//?新創(chuàng)建狀態(tài)（NEW）
????????System.out.println(thread0.getName()+"："+thread0.getState());

????????Thread?thread1?=?new?Thread(()?->?{
????????????try?{
????????????????System.out.println("thread1 進(jìn)入：計時等待狀態(tài)（TIMED_WAITING）");
????????????????Thread.sleep(2);
????????????????System.out.println("thread1 出來：計時等待狀態(tài)（TIMED_WAITING）");
????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????e.printStackTrace();
????????????}
????????????//?被阻塞狀態(tài)（BLOCKED）
????????????synchronized?(object){
????????????????System.out.println("thread1 解除：等待喚醒狀態(tài)（WAITING）");
????????????????object.notify();
????????????????System.out.println("thread1 解除完成：等待喚醒狀態(tài)（WAITING）");
????????????}
????????????System.out.println("thread1?"+Thread.currentThread().getState());
????????});
????????//?新創(chuàng)建狀態(tài)（NEW）
????????System.out.println(thread1.getName()+"："+thread1.getState());

????????printState(thread0);
????????printState(thread1);

????????//?可運行狀態(tài)（RUNNABLE）
????????thread0.start();
????????//?可運行狀態(tài)（RUNNABLE）
????????thread1.start();

????}
????
????
????//?使用獨立線程來打印線程狀態(tài)
????private?static?void?printState(Thread?thread)?{
????????new?Thread(()->{
????????????while?(true){
????????????????System.out.println(thread.getName()+"："+thread.getState());
????????????????if?(thread.getState().equals(Thread.State.TERMINATED)){
????????????????????System.out.println(thread.getName()+"："+thread.getState());
????????????????????break;
????????????????}
????????????}
????????}).start();
????}
}

執(zhí)行結(jié)果：簡化后的輸出結(jié)果

Thread-0：NEW
Thread-1：NEW
Thread-0：RUNNABLE
Thread-1：RUNNABLE
thread0 進(jìn)入：等待喚醒狀態(tài)（WAITING）
Thread-1：BLOCKED
thread1 進(jìn)入：計時等待狀態(tài)（TIMED_WAITING）
Thread-0：BLOCKED
Thread-0：WAITING
……
Thread-0：WAITING
Thread-1：BLOCKED
Thread-1：TIMED_WAITING
……
Thread-1：TIMED_WAITING
Thread-1：BLOCKED
……
Thread-1：BLOCKED
Thread-0：WAITING
……
Thread-0：WAITING
thread1 出來：計時等待狀態(tài)（TIMED_WAITING）
Thread-0：WAITING
Thread-1：BLOCKED
thread1 解除：等待喚醒狀態(tài)（WAITING）
Thread-1：BLOCKED
Thread-0：WAITING
Thread-0：BLOCKED
thread1 解除完成：等待喚醒狀態(tài)（WAITING）
Thread-1：BLOCKED
thread1 RUNNABLE
Thread-0：BLOCKED
Thread-1：TERMINATED
thread0 被解除完成：等待喚醒狀態(tài)（WAITING）
Thread-0：BLOCKED
thread0 RUNNABLE
Thread-0：TERMINATED