一文讀懂Java線程狀態(tài)轉(zhuǎn)換

summerpxy 發(fā)布于2019-08-19 11:04 / 581人閱讀

摘要：前言本文描述線程線程狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)換，不會(huì)涉及過(guò)多理論，主要以代碼示例說(shuō)明線程狀態(tài)如何轉(zhuǎn)換。被終止線程執(zhí)行完畢正常結(jié)束或執(zhí)行過(guò)程中因未捕獲異常意外終止都會(huì)是線程進(jìn)入被終止?fàn)顟B(tài)。線程執(zhí)行完畢打印狀態(tài)。

前言

本文描述Java線程線程狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)換，不會(huì)涉及過(guò)多理論，主要以代碼示例說(shuō)明線程狀態(tài)如何轉(zhuǎn)換。

基礎(chǔ)知識(shí) 1. 線程狀態(tài)

線程可以有6種狀態(tài)：

New（新建）

Runnable（可運(yùn)行）

Blocked（被阻塞）

Waiting（等待）

Timed waiting（計(jì)時(shí)等待）

Terminated（被終止）

New：new Thread()后線程的狀態(tài)就是新建。

Runnable：線程一旦調(diào)用start()方法，無(wú)論是否運(yùn)行，狀態(tài)都為Runable，注意Runable狀態(tài)指示表示線程可以運(yùn)行，不表示線程當(dāng)下一定在運(yùn)行，線程是否運(yùn)行由虛擬機(jī)所在操作系統(tǒng)調(diào)度決定。

被阻塞：線程試圖獲取一個(gè)內(nèi)部對(duì)象的Monitor（進(jìn)入synchronized方法或synchronized塊）但是其他線程已經(jīng)搶先獲取，那此線程被阻塞，知道其他線程釋放Monitor并且線程調(diào)度器允許當(dāng)前線程獲取到Monitor，此線程就恢復(fù)到可運(yùn)行狀態(tài)。

等待：當(dāng)一個(gè)線程等待另一個(gè)線程通知調(diào)度器一個(gè)條件時(shí)，線程進(jìn)入等待狀態(tài)。

計(jì)時(shí)等待：和等待類(lèi)似，某些造成等待的方法會(huì)允許傳入超時(shí)參數(shù)，這類(lèi)方法會(huì)造成計(jì)時(shí)等待，收到其他線程的通知或者超時(shí)都會(huì)恢復(fù)到可運(yùn)行狀態(tài)。

被終止：線程執(zhí)行完畢正常結(jié)束或執(zhí)行過(guò)程中因未捕獲異常意外終止都會(huì)是線程進(jìn)入被終止?fàn)顟B(tài)。

2. 線程狀態(tài)轉(zhuǎn)換

線程從“新建”到“被終止”會(huì)歷經(jīng)多次狀態(tài)轉(zhuǎn)換，所有可能的轉(zhuǎn)換如下圖：

【圖一】

觀察狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖，我們發(fā)現(xiàn)“可運(yùn)行”狀態(tài)為所有狀態(tài)的必經(jīng)狀態(tài)。我們分析出四條基本的狀態(tài)轉(zhuǎn)換線路圖。

新建--->可運(yùn)行--->被終止

新建--->可運(yùn)行--->被阻塞--->可運(yùn)行--->被終止

新建--->可運(yùn)行--->等待--->可運(yùn)行--->被終止

新建--->可運(yùn)行--->計(jì)時(shí)等待--->可運(yùn)行--->被終止

“新建”和“被終止”狀態(tài)分別為起始和結(jié)束狀態(tài)，和“可運(yùn)行”狀態(tài)不可逆。其他狀態(tài)均能和“可運(yùn)行”狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換。

用代碼說(shuō)話(huà)

讓我們用代碼演示線程狀態(tài)是如何轉(zhuǎn)換的，大家重點(diǎn)關(guān)注兩個(gè)問(wèn)題？

什么操作會(huì)改變線程狀態(tài)？

改變的狀態(tài)是如何恢復(fù)的？

一、新建--->可運(yùn)行--->被終止

這個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)創(chuàng)建的線程生命周期。

/**
 * NEW->RUNNABLE->TERMINATED
 */
public class ThreadStateNRT {

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread=new Thread(new Task());
        print(thread.getName(),thread.getState());
        thread.start();
        //等待線程執(zhí)行完畢。
        try {
            thread.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        print(thread.getName(),thread.getState());
    }

    private static class Task implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            print(Thread.currentThread().getName(),Thread.currentThread().getState());
        }
    }
    private static final String stringFormat="%s:%s";
    private static void print(String threadName,Thread.State state){
        System.out.println(String.format(stringFormat,threadName,state));
    }
}

其中，print()方法用來(lái)打印線程信息。后面的代碼示例均不在展示。

運(yùn)行程序結(jié)果為：

Thread-0:NEW 
Thread-0:RUNNABLE 
Thread-0:TERMINATED

二、新建--->可運(yùn)行--->被阻塞--->可運(yùn)行--->被終止

只有一種方法能出現(xiàn)阻塞狀態(tài)，那就是synchronized同步原語(yǔ)。我們需要兩個(gè)線程其中一個(gè)線程被另一個(gè)阻塞來(lái)展示。

/**
 * NEW->RUNNABLE->BLOCKED->RUNNABLE->TERMINATED
 */
public class ThreadStateNRBRT {
    //鎖
    private static final Object lock=new Object();

    public static void main(String[] args) {
        //輔助線程，制造synchronized狀態(tài)。
        Thread assistantThread = new Thread(new SynTask());
        assistantThread.start();
        try {
            //保證assistantThread先執(zhí)行。
            Thread.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        Thread showThread = new Thread(new Task());
        print(showThread.getName(), showThread.getState());
        showThread.start();
        print(showThread.getName(),showThread.getState());
        //因?yàn)闊o(wú)法判斷顯示線程何時(shí)執(zhí)行，所以循環(huán)直到顯示線程執(zhí)行。
        while (true){
            if(showThread.getState()==Thread.State.BLOCKED){
                print(showThread.getName(), Thread.State.BLOCKED);
                break;
            }
        }
        //等待兩個(gè)線程執(zhí)行完畢。
        try {
            assistantThread.join();
            showThread.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //線程執(zhí)行完畢打印狀態(tài)。
        print(showThread.getName(), showThread.getState());
    }

    private static class SynTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            //鎖定一定時(shí)間
            synchronized (lock){
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    private static class Task implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (lock){
                print(Thread.currentThread().getName(),Thread.currentThread().getState());
            }
        }
    }
}

執(zhí)行一下你有可能看到正確結(jié)果：

Thread-1:NEW
Thread-1:RUNNABLE
Thread-1:BLOCKED
Thread-1:RUNNABLE
Thread-1:TERMINATED

為什么是有可能呢？我們調(diào)整一下代碼，例如將加鎖的時(shí)間調(diào)小一點(diǎn)：

private static class SynTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            //鎖定一定時(shí)間
            synchronized (lock){
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
}

注意此處Thread.sleep(10),我們只鎖住十毫秒。

再運(yùn)行一下，控制臺(tái)可能打印出這樣的結(jié)果且程序不會(huì)結(jié)束：

Thread-1:NEW
Thread-1:RUNNABLE
Thread-1:RUNNABLE

造成以上結(jié)果的原因是我么無(wú)法保證兩個(gè)線程的執(zhí)行順序，也無(wú)法證主線程一定能打印出顯示線程阻塞的狀態(tài)。

         while (true){
            if(showThread.getState()==Thread.State.BLOCKED){
                print(showThread.getName(), Thread.State.BLOCKED);
                break;
            }
        }

所以執(zhí)行在這段代碼死循環(huán)了。

調(diào)整一下代碼，保證不會(huì)因?yàn)閰?shù)調(diào)整改變線程之間的執(zhí)行順序和打印結(jié)果。

/**
 * NEW->RUNNABLE->BLOCKED->RUNNABLE->TERMINATED
 */
public class ThreadStateNRBRT_New {
    //鎖
    private static final Object lock=new Object();
    //鎖定標(biāo)志
    private volatile static boolean lockFlag=true;
    //執(zhí)行順序
    private volatile static int order=0;

    public static void main(String[] args) {
        //展示線程
        Thread showThread = new Thread(new Task());
        print(showThread.getName(), showThread.getState());
        showThread.start();
        print(showThread.getName(), showThread.getState());
        //輔助線程，制造synchronized狀態(tài)。
        Thread assistantThread = new Thread(new SynTask());
        assistantThread.start();


        //循環(huán)讀取展示線程狀態(tài)，直到讀到展示線程狀態(tài)為BLOCKED，才讓輔助線程退出同步。
        while (true){
            if(showThread.getState()==Thread.State.BLOCKED){
                print(showThread.getName(), Thread.State.BLOCKED);
                lockFlag=false;
                break;
            }
        }

        try {
            assistantThread.join();
            showThread.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //線程執(zhí)行完畢打印狀態(tài)。
        print(showThread.getName(), showThread.getState());
    }

    private static class SynTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                //保證先進(jìn)入同步范圍。
                if (order == 0) {
                    synchronized (lock) {
                        //啟動(dòng)另一個(gè)同步
                        order=1;
                        //等待主線程讀取到線程阻塞狀態(tài)，退出同步。
                        while (lockFlag) {
                            try {
                                Thread.sleep(10);
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }
                    }
                    break;
                }
            }
        }
    }

    private static class Task implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            while (true){
                //保證后進(jìn)入同步范圍。
                if (order==1){
                    synchronized (lock){
                        print(Thread.currentThread().getName(),Thread.currentThread().getState());
                    }
                    break;
                }
            }
        }
    }
}

我們用order保證線程進(jìn)入同步區(qū)的順序，用lockFlag保證只有在打印出顯示線程的被阻塞狀態(tài)后輔助線程才退出同步區(qū)。這樣無(wú)論如何執(zhí)行我們都會(huì)得到同樣的結(jié)果。

Thread-0:NEW
Thread-0:RUNNABLE
Thread-0:BLOCKED
Thread-0:RUNNABLE
Thread-0:TERMINATED

三、新建--->可運(yùn)行--->等待--->可運(yùn)行--->被終止

這里我們展示兩種三種方法造成線程的等待狀態(tài)

Object.wait()

java.util.concurrent.locks.Locke.lock()

java.util.concurrent.locks.Condition.await()

其他方法如Thread.join()等大家可以參考示例代碼自己實(shí)現(xiàn)。

1. Object.wait()

/**
 * NEW->RUNNABLE->WAITING->RUNNABLE->TERMINATED
 */
public class ThreadStateNRWRT {
    //鎖
    private static final Object lock=new Object();

    public static void main(String[] args) {
        //展示線程
        Thread showThread = new Thread(new WaitTask());
        print(showThread.getName(), showThread.getState());
        showThread.start();
        print(showThread.getName(),showThread.getState());
        //循環(huán)讀取展示線程狀態(tài)，直到讀到展示線程狀態(tài)為WAITING，才讓輔助線程喚醒等待線程。
        while (true){
            if(showThread.getState()==Thread.State.WAITING){
                print(showThread.getName(), Thread.State.WAITING);
                break;
            }
        }
        synchronized (lock){
            lock.notify();
        }


        try {
            showThread.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //線程執(zhí)行完畢打印狀態(tài)。
        print(showThread.getName(), showThread.getState());
    }


    private static class WaitTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            //等待
            synchronized (lock){
                try {
                    lock.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            print(Thread.currentThread().getName(),Thread.currentThread().getState());
        }
    }
}

2. java.util.concurrent.locks.Locke.lock()

/**
 * NEW->RUNNABLE->WAITING->RUNNABLE->TERMINATED
 */
public class ThreadStateNRWRTLock {
    //鎖
    private  static Lock lock=new ReentrantLock();
    //鎖定標(biāo)志
    private volatile static boolean lockFlag=true;
    //執(zhí)行順序
    private volatile static int order=0;

    public static void main(String[] args) {
        //展示線程
        Thread showThread = new Thread(new Task());
        print(showThread.getName(), showThread.getState());
        showThread.start();
        print(showThread.getName(), showThread.getState());
        //輔助線程，制造synchronized狀態(tài)。
        Thread assistantThread = new Thread(new SynTask());
        assistantThread.start();
        //循環(huán)讀取展示線程狀態(tài)，直到讀到展示線程狀態(tài)為BLOCKED，才讓輔助線程退出同步。
        while (true){
            if(showThread.getState()==Thread.State.WAITING){
                print(showThread.getName(), Thread.State.WAITING);
                lockFlag=false;
                break;
            }
        }
        try {
            assistantThread.join();
            showThread.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //線程執(zhí)行完畢打印狀態(tài)。
        print(showThread.getName(), showThread.getState());
    }

    private static class SynTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                //保證先進(jìn)入同步范圍。
                if (order == 0) {
                    //加鎖
                    lock.lock();
                    try {
                        order=1;
                        while (lockFlag) {
                            try {
                                Thread.sleep(10);
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }
                    }finally {
                        lock.unlock();
                    }
                    break;
                }
            }
        }
    }

    private static class Task implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            while (true){
                //保證后進(jìn)入同步范圍。
                if (order==1){
                    lock.lock();
                    try{
                        print(Thread.currentThread().getName(),Thread.currentThread().getState());
                    }finally {
                        lock.unlock();
                    }
                    break;
                }
            }
        }
    }
}

3. java.util.concurrent.locks.Condition.await()

/**
 * NEW->RUNNABLE->WAITING->RUNNABLE->TERMINATED
 */
public class ThreadStateNRWRTCondition {
    //鎖
    private static Lock lock=new ReentrantLock();
    private static Condition condition=lock.newCondition();

    public static void main(String[] args) {
        //展示線程
        Thread showThread = new Thread(new WaitTask());
        print(showThread.getName(), showThread.getState());
        showThread.start();
        print(showThread.getName(),showThread.getState());
        //循環(huán)讀取展示線程狀態(tài)，直到讀到展示線程狀態(tài)為WAITING，才讓輔助線程喚醒等待線程。
        while (true){
            if(showThread.getState()==Thread.State.WAITING){
                print(showThread.getName(), Thread.State.WAITING);
                break;
            }
        }

        lock.lock();
        try{
            condition.signal();
        }finally {
            lock.unlock();
        }


        try {
            showThread.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //線程執(zhí)行完畢打印狀態(tài)。
        print(showThread.getName(), showThread.getState());
    }


    private static class WaitTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            //等待
            lock.lock();
            try{
                try {
                    condition.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }finally {
                lock.unlock();
            }
            print(Thread.currentThread().getName(),Thread.currentThread().getState());
        }
    }
}

4. 運(yùn)行結(jié)果

三段代碼的運(yùn)行結(jié)果都是：

Thread-0:NEW
Thread-0:RUNNABLE
Thread-0:WAITING
Thread-0:RUNNABLE
Thread-0:TERMINATED

四、新建--->可運(yùn)行--->計(jì)時(shí)等待--->可運(yùn)行--->被終止

我們展示兩個(gè)方法造成計(jì)時(shí)等待狀態(tài)

Object.wait(long timeout)

java.util.concurrent.locks.Condition.await(long time, TimeUnit unit)

其他方法如Thread.sleep(long millis),Thread.join(long millis)等大家可以自己實(shí)現(xiàn)。
感覺(jué)凡是有超時(shí)方法的方法都能讓線程狀態(tài)進(jìn)入計(jì)時(shí)等待，但是這個(gè)沒(méi)有經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，所以只是一個(gè)猜想。

1. Object.wait(long timeout)

/**
 * NEW->RUNNABLE->TIMED_WAITING->RUNNABLE->TERMINATED
 */
public class ThreadStateNRTWRT {
    //鎖
    private static final Object lock=new Object();

    public static void main(String[] args) {
        //展示線程
        Thread showThread = new Thread(new WaitTask());
        print(showThread.getName(), showThread.getState());
        showThread.start();
        print(showThread.getName(),showThread.getState());
        //循環(huán)讀取展示線程狀態(tài)，直到讀到展示線程狀態(tài)為T(mén)IMED_WAITING。
        while (true){
            if(showThread.getState()==Thread.State.TIMED_WAITING){
                print(showThread.getName(), Thread.State.TIMED_WAITING);
                break;
            }
        }

        try {
            showThread.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //線程執(zhí)行完畢打印狀態(tài)。
        print(showThread.getName(), showThread.getState());
    }


    private static class WaitTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            //等待
            synchronized (lock){
                try {
                    lock.wait(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            print(Thread.currentThread().getName(),Thread.currentThread().getState());
        }
    }
}

2. java.util.concurrent.locks.Condition.await(long time, TimeUnit unit)

/**
 * NEW->RUNNABLE->TIMED_WAITING->RUNNABLE->TERMINATED
 */
public class ThreadStateNRTWRTCondition {
    //鎖
    private static Lock lock=new ReentrantLock();
    private static Condition condition=lock.newCondition();

    public static void main(String[] args) {
        //展示線程
        Thread showThread = new Thread(new WaitTask());
        print(showThread.getName(), showThread.getState());
        showThread.start();
        print(showThread.getName(),showThread.getState());
        //循環(huán)讀取展示線程狀態(tài)，直到讀到展示線程狀態(tài)為T(mén)IMED_WAITING。
        while (true){
            if(Thread.State.TIMED_WAITING==showThread.getState()){
                print(showThread.getName(), Thread.State.TIMED_WAITING);
                break;
            }
        }
        try {
            showThread.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //線程執(zhí)行完畢打印狀態(tài)。
        print(showThread.getName(), showThread.getState());
    }


    private static class WaitTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            //等待
            lock.lock();
           try{
                try {
                    condition.await(1,TimeUnit.MILLISECONDS);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }finally {
               lock.unlock();
           }
            print(Thread.currentThread().getName(),Thread.currentThread().getState());
        }
    }
}

3. 運(yùn)行結(jié)果

兩段程序的運(yùn)行結(jié)果相同：

Thread-0:NEW
Thread-0:RUNNABLE
Thread-0:TIMED_WAITING
Thread-0:RUNNABLE
Thread-0:TERMINATED

結(jié)語(yǔ)

至此，我們已經(jīng)介紹了線程狀態(tài)轉(zhuǎn)換的所有情況，了解線程狀態(tài)轉(zhuǎn)換對(duì)分析多線程代碼運(yùn)行很幫助。希望本篇文章對(duì)大家今后工作有所助力。

參考

《Java核心技術(shù)+卷1》第九版

GPU云服務(wù)器云服務(wù)器 java線程運(yùn)行狀態(tài) java線程狀態(tài)圖 java如何查看線程狀態(tài) java線程的狀態(tài)圖

文章版權(quán)歸作者所有，未經(jīng)允許請(qǐng)勿轉(zhuǎn)載,若此文章存在違規(guī)行為，您可以聯(lián)系管理員刪除。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明本文地址：http://m.specialneedsforspecialkids.com/yun/76926.html

發(fā)表評(píng)論

登陸后可評(píng)論

0條評(píng)論

summerpxy

男|高級(jí)講師

我要關(guān)注我要私信

TA的文章

極簡(jiǎn)之SVN使用，入職必備

閱讀 1091·2021-11-16 11:44
[總結(jié)整理]css設(shè)置樣式集錦(持續(xù)更新ing)

閱讀 1376·2019-08-30 13:12
css柵格系統(tǒng)在項(xiàng)目中的靈活運(yùn)用

閱讀 2414·2019-08-29 16:05
2015年開(kāi)源前端框架盤(pán)點(diǎn)TOP20

閱讀 3080·2019-08-28 18:29
關(guān)于js的淺拷貝與深拷貝

閱讀 915·2019-08-26 13:41
簡(jiǎn)析前端學(xué)習(xí)python3的基礎(chǔ)

閱讀 3236·2019-08-26 13:34
h5文字超出，兩行顯示，超出顯示省略號(hào)

閱讀 2604·2019-08-26 10:35
拿起算法的鋼筆: 找出兩個(gè)有序數(shù)組的中位數(shù)

閱讀 941·2019-08-26 10:28

国产xxxx99真实实拍_久久不雅视频_高清韩国a级特黄毛片_嗯老师别我我受不了了小说

資訊專(zhuān)欄INFORMATION COLUMN

上云采購(gòu)季！| 2核2G4M爆款云服務(wù)器低至59元/年，更有多臺(tái)、長(zhǎng)期優(yōu)惠，快來(lái)選購(gòu)！

一文讀懂Java線程狀態(tài)轉(zhuǎn)換

相關(guān)文章

**一文讀懂 Java 中的原子類(lèi)**

JVM(2)--一文讀懂垃圾回收

一文讀懂貝葉斯推理問(wèn)題：MCMC方法和變分推斷

發(fā)表評(píng)論

0條評(píng)論

summerpxy

男|高級(jí)講師

TA的文章

極簡(jiǎn)之SVN使用，入職必備

[總結(jié)整理]css設(shè)置樣式集錦(持續(xù)更新ing)

css柵格系統(tǒng)在項(xiàng)目中的靈活運(yùn)用

2015年開(kāi)源前端框架盤(pán)點(diǎn)TOP20

關(guān)于js的淺拷貝與深拷貝

簡(jiǎn)析前端學(xué)習(xí)python3的基礎(chǔ)

h5文字超出，兩行顯示，超出顯示省略號(hào)

拿起算法的鋼筆: 找出兩個(gè)有序數(shù)組的中位數(shù)

最新活動(dòng)