Java并发之线程生命周期

Hooomeey
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“曾经的红衣少年，如今的白发先生"，这是给季羡林的感动中国颁奖词中的一段，从呱呱坠地到耄耋之年，每个人都有其生命周期。Java中的线程亦不例外，也有自己的生命周期。Java中的生命周期状态由Thread.State这个枚举类定义，一共定义了6中状态。分别是：

  1. NEW->新建
  2. RUNNABLE->可运行状态
  3. BLOCKED->阻塞状态
  4. WAITING->等待
  5. TIMED_WAITING->记时等待
  6. TERMINATED->终结

可以通过thread.getState()方法获取线程的状态，且任意时刻线程只可能处于一种状态(毕竟标识状态就只有一个变量)。

如图所示是Java线程状态之间的流转关系：

image.png

NEW-新创建

NEW表示线程创建但尚未启动的状态：当我们执行new Thread()新建一个线程时，且线程没有调用 start()方法，那么此时线程的状态就是NEW。而一旦调用了start()方法，线程的状态就会变为RUNNABLE

RUNNABLE-可运行

Java线程的RUNNABLE状态其实应该对应的是ready和running状态。当前的操作系统都是分时多道系统，线程或进程都是被cpu调度分配其配额的时间分片执行，当用完时间分片，就会放回调度队列等待下一次调用度分配。所以线程调用strat()后，只是告诉操作系统我准备好被调度了，可以为我分配时间片了，但是是不是能立马分到时间片，这个是要看操作系统如何调度的。当一个线程当前的时间分片用完了但当前线程的任务并未执行完，CPU被调度到执行其他任务，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。也就是说Java中处于RUNNABLE状态的线程，可能正在运行，也可能正在等待分配CPU资源。

BLOCKED-阻塞状态

从 RUNNABLE状态进入 BLOCKED状态只有一种可能，就是进入 synchronized 保护的代码时没有抢到 monitor 锁，无论是进入 synchronized 代码块，还是 synchronized 方法，都是一样。而当处于 BLOCKED的线程抢到 monitor 锁，就会从 BLOCKED 状态回到RUNNABLE 状态

WAITING-等待

线程进入WAITING状态有三种可能性。

  1. 没有设置 Timeout 参数的 Object.wait() 方法。
  2. 没有设置 Timeout 参数的 Thread.join() 方法。
  3. LockSupport.park() 方法。

BLOCKED 仅仅针对 synchronized monitorjvm层面实现的，可是在 Java 中还有很多其他的锁java语言层面实现的，比如 ReentrantLock，如果线程在获取这种锁时没有抢到该锁就会进入 WAITING 状态，因为本质上它执行了 LockSupport.park() 方法，所以会进入 WAITING 状态。同样，Object.wait() 和 Thread.join() 也会让线程进入 Waiting 状态。

BLOCKED 与 WAITING 的区别是 Blocked 在等待其他线程释放 monitor 锁，而 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

WAITING和TIMED_WAITING这两个状态是非常相似的，区别仅在于有没有时间限制,TIMED_WAITING会等待超时，由系统自动唤醒，或者在超时前被唤醒信号唤醒。

以下情况会让线程进入TIMED_WAITING状态。

  1. 设置了时间参数的 Thread.sleep(long millis)方法；
  2. 设置了时间参数的 Object.wait(long timeout)方法；
  3. 设置了时间参数的 Thread.join(long millis)方法；
  4. 设置了时间参数的 LockSupport.parkNanos(long nanos)方法和 LockSupport.parkUntil(long deadline)方法。

Thread.sleep(times)超时结束或者被中断后线程状态会由TIMED_WAITING变为RUNNABLE。

LockSupport.parkNanos(long nanos)/ LockSupport.parkUntil(long deadline) 超时结束后线程状态会由TIMED_WAITING变为RUNNABLE。

Object.wait(long timeout)超时结束，或者被其他持有monitor的线程调用了notify()/notifyAll()线程状态会由TIMED_WAITING变BLOCKED,因为此时别的线程可能持有了monitor，同一时刻只能有一个线程持有monitor

Thread.join(long millis)超时结束后线程状态会由TIMED_WAITING变为RUNNABLE。

TERMINATED-终止

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。

Java中线程的状态需要严格按图示箭头方向走，线程的生命周期不可逆，进入了RUNNABLE状态将无法恢复到NEW状态，而一旦被终止将不能再有任何状态的变更。故线程只能有一次NEW和TERMINATED状态，只有处于中间的状态才能相互转换。

参考资料：
《Java并发编程的艺术》--方腾飞
《Thread.java》 ---------JDK8

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