阅读 2101

总算把线程六种状态的转换说清楚了!



在我们接触编程时,就开始接触各种生命周期,比如对象的生命周期,程序的生命周期等等,对于线程来说也是存在自己的生命周期,而且这也是面试与我们深入了解多线程必备的知识,今天我们主要介绍线程的生命周期及其各种状态的转换。

线程的六种状态

线程的生命周期主要有以下六种状态:

  • New(新创建)
  • Runnable(可运行)
  • Blocked(被阻塞)
  • Waiting(等待)
  • Timed Waiting(计时等待)
  • Terminated(被终止)


在我们程序编码中如果想要确定线程当前的状态,可以通过getState()方法来获取,同时我们需要注意任何线程在任何时刻都只能是处于一种状态。

New 新建状态             

  • 首先我们展示一下整个线程状态的转换流程图,下面我们将进行详细的介绍讲解,如下图所示,我们可以直观的看到六种状态的转换,首先左侧上方是 NEW 状态,这是创建新线程的状态,相当于我们 new Thread() 的过程。

  • New 表示线程被创建但尚未启动的状态:当我们用 new Thread() 新建一个线程时,如果线程没有开始运行 start() 方法,那么线程也就没有开始执行 run() 方法里面的代码,那么此时它的状态就是 New。而一旦线程调用了 start(),它的状态就会从 New 变成 Runnable,进入到图中绿色的方框

Runnable 可运行状态

  • Java 中的 **Runable ** 状态对应操作系统线程状态中的两种状态,分别是 Running Ready,也就是说,Java 中处于 Runnable 状态的线程有可能正在执行,也有可能没有正在执行,正在等待被分配 CPU 资源。

  • 所以,如果一个正在运行的线程是 Runnable 状态,当它运行到任务的一半时,执行该线程的 CPU 被调度去做其他事情,导致该线程暂时不运行,它的状态依然不变,还是 Runnable,因为它有可能随时被调度回来继续执行任务。



**阻塞状态**
  • 上面认识了线程的关键状态 Runnable ,那么接下来我们来看一下下面的三个状态,这三个状态我们可以统称为阻塞状态,它们分别是 Blocked(被阻塞)Waiting(等待)Timed Waiting(计时等待) .

Blocked 被阻塞状态

  • 首先我们来认识一下 Blocked 状态,这是一个相对简单的状态,我们可以通过下面的图示看到,从 Runnable 状态进入到 Blocked 状态只有一种途径,那么就是当进入到 synchronized 代码块中时未能获得相应的 monitor 锁(关于 monitor 锁我们在之后专门来介绍,这里我们知道 synchronized 的实现都是基于 monitor 锁的),


  • 在右侧我们可以看到,有连接线从 Blocked 状态指向了 Runnable ,也只有一种情况,那么就是当线程获得 monitor 锁,此时线程就会进入 Runnable 状体中参与 CPU 资源的抢夺

Waiting 等待状态


上面我们看完阻塞状态,那么接下来我们了解一下 Waiting 状态,对于 Waiting 状态的进入有三种情况,如下图中所示,分别为:

  • 当线程中调用了没有设置 Timeout 参数的 Object.wait() 方法
  • 当线程调用了没有设置 Timeout 参数的 Thread.join() 方法
  • 当线程调用了 LockSupport.park() 方法

Waiting 等待状态

关于 LockSupport.park() 方法,这里说一下,我们通过上面知道 Blocked 是针对 synchronized monitor 锁的,但是在 Java 中实际是有很多其他锁的,比如 ReentrantLock 等,在这些锁中,如果线程没有获取到锁则会直接进入 Waiting 状态,其实这种本质上它就是执行了 LockSupport.park() 方法进入了Waiting 状态

  • **Blocked ****Waiting** 的区别
    • Blocked 是在等待其他线程释放 monitor
    • Waiting 则是在等待某个条件,比如 join 的线程执行完毕,或者是 notify()/notifyAll()

Timed Waiting 计时等待状态

  • 最后我们来说说这个 Timed Waiting 状态,它与 Waiting 状态非常相似,其中的区别只在于是否有时间的限制,在 Timed Waiting 状态时会等待超时,之后由系统唤醒,或者也可以提前被通知唤醒如 notify



通过上述图我们可以看到在以下情况会让线程进入 Timed Waiting 状态。

  • 线程执行了设置了时间参数的 Thread.sleep(long millis) 方法;
  • 线程执行了设置了时间参数的 Object.wait(long timeout) 方法;
  • 线程执行了设置了时间参数的 Thread.join(long millis) 方法;
  • 线程执行了设置了时间参数的 LockSupport.parkNanos(long nanos) 方法和 LockSupport.parkUntil(long deadline) 方法。

通过这个我们可以进一步看到它与 waiting 状态的相同

线程状态间转换

上面我们讲了各自状态的特点和运行状态进入相应状态的情况 ,那么接下来我们将来分析各自状态之间的转换,其实主要就是 BlockedwaitingTimed Waiting 三种状态的转换 ,以及他们是如何进入下一状态最终进入 Runnable

Blocked 进入 Runnable

  • 想要从 Blocked 状态进入 Runnable 状态,我们上面说过必须要线程获得 monitor 锁,但是如果想进入其他状态那么就相对比较特殊,因为它是没有超时机制的,也就是不会主动进入。

如下图中紫色加粗表示线路:


Waiting 进入 Runnable

  • 只有当执行了 LockSupport.unpark(),或者 join 的线程运行结束,或者被中断时才可以进入 Runnable 状态。
  • 如下图标注


  • 如果通过其他线程调用 notify()notifyAll()来唤醒它,则它会直接进入 Blocked 状态,这里大家可能会有疑问,不是应该直接进入 Runnable 吗?这里需要注意一点 ,因为唤醒 Waiting 线程的线程如果调用 notify()notifyAll(),要求必须首先持有该 monitor 锁,这也就是我们说的 wait()notify 必须在 synchronized 代码块中。
  • 所以处于 Waiting 状态的线程被唤醒时拿不到该锁,就会进入 Blocked 状态,直到执行了 notify()/notifyAll() 的唤醒它的线程执行完毕并释放 monitor 锁,才可能轮到它去抢夺这把锁,如果它能抢到,就会从 Blocked 状态回到 Runnable 状态。

这里大家一定要注意这点,当我们通过 notify 唤醒时,是先进入阻塞状态的 ,再等抢夺到 monitor 锁喉才会进入 Runnable 状态!



**`Timed Waiting` 进入 `Runnable`**
  • 同样在 Timed Waiting 中执行 notify()notifyAll() 也是一样的道理,它们会先进入 Blocked 状态,然后抢夺锁成功后,再回到 Runnable 状态。


  • 但是对于 Timed Waiting 而言,它存在超时机制,也就是说如果超时时间到了那么就会系统自动直接拿到锁,或者当 join 的线程执行结束/调用了LockSupport.unpark()/被中断等情况都会直接进入 Runnable 状态,而不会经历 Blocked 状态


Terminated 终止


最后我们来说最后一种状态,Terminated 终止状态,要想进入这个状态有两种可能。

  • run() 方法执行完毕,线程正常退出。
  • 出现一个没有捕获的异常,终止了 run() 方法,最终导致意外终止。

总结

最后我们说一下再看线程转换的过程中一定要注意两点:

  • 线程的状态是按照箭头方向来走的,比如线程从 New 状态是不可以直接进入 Blocked 状态的,它需要先经历 Runnable 状态。

  • 线程生命周期不可逆:一旦进入 Runnable 状态就不能回到 New 状态;一旦被终止就不可能再有任何状态的变化。

  • 所以一个线程只能有一次 New Terminated 状态,只有处于中间状态才可以相互转换。也就是这两个状态不会参与相互转化



本文由AnonyStar 发布,可转载但需声明原文出处。
欢迎关注微信公账号 :云栖简码 获取更多优质文章
更多文章关注笔者博客 :云栖简码 i-code.online

文章分类
后端
文章标签