Java线程状态

0 线程状态概述

分类

6个状态定义: java.lang.Thread.State

1. New: 还没有启动的线程的线程状态。
2. Runnable: 可运行线程的线程状态，等待CPU调度。
3. Blocked: 线程阻塞等待监视器锁定的线程状态。
   处于synchronized同步代码块或方法中被阻塞。
4. Waiting: 等待线程的线程状态。下 列不带超时的方式:
   Object.wait、Thread.join、 LockSupport.park
5. Timed Waiting:具备指定等待时间的等待线程的线程状态。下 列带超时的方式:
   Thread.sleep、0bject.wait、 Thread.join、 LockSupport.parkNanos、 LockSupport.parkUntil
6. Terminated: 终止线程的线程状态。线程正常完成执行或者出现异常。

流程图

1 NEW

实现Runnable接口和继承Thread能够获得一个线程类，new一个实例出来，线程就进入了初始状态

线程仍是没有开始执行

有状态了，那确定是已经建立好线程对象了（若是对象都没有，何来状态这说），问题的焦点就在于尚未开始执行，当调用线程的start()方法时，线程不必定会立刻执行，由于Java线程是映射到操做系统的线程执行，此时可能还须要等操做系统调度，但此时该线程的状态已经为RUNNABLE

2 RUNNABLE

只是说你有资格运行，调度程序没有挑选到你，你就永远是可运行状态。

2.1条件

• 调用start()，进入可运行态
• 当前线程sleep()结束，其余线程join()结束，等待用户输入完毕，某个线程拿到对象锁，这些线程也将进入可运行状态
• 当前线程时间片用完，调用当前线程的yield()方法，当前线程进入可运行状态
• 锁池里的线程拿到对象锁后，进入可运行状态
• 正在执行线程必属于此态

这个状态是最有争议的，注释中说了，它表示线程在JVM层面是执行的，但在操做系统层面不必定，它举例是CPU，毫无疑问CPU是一个操做系统资源，但这也就意味着在等操做系统其余资源的时候，线程也会是这个状态

这里就有一个关键点IO阻塞算是等操做系统的资源？

3 BLOCKED

被挂起,线程由于某种缘由放弃了cpu timeslice，暂时中止运行。

3.1条件

• 当前线程调用Thread.sleep()，进入阻塞态
• 运行在当前线程里的其它线程调用join()，当前线程进入阻塞态。
• 等待用户输入的时候，当前线程进入阻塞态。

3.2 分类

• 等待阻塞
  运行的线程执行o.wait()方法，JVM会把该线程放入等待队列(waitting queue)中
• 同步阻塞
  运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线程放入锁池(lock pool)中
• 其余阻塞
  运行的线程执行Thread.sleep(long ms)或t.join()方法，或者发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态
  当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程从新转入可运行(runnable)状态

线程在阻塞等待monitor lock(监视器锁)一个线程在进入synchronized修饰的临界区的时候,或者在synchronized临界区中调用Object.wait而后被唤醒从新进入synchronized临界区都对应该态。

结合上面RUNNABLE的分析,也就是I/O阻塞不会进入BLOCKED状态,只有synchronized会致使线程进入该状态

关于BLOCKED状态，注释里只提到一种状况就是进入synchronized声明的临界区时会致使，这个也很好理解，synchronized是JVM本身控制的，因此这个阻塞事件它本身可以知道（对比理解上面的操做系统层面）。

interrupt()是没法唤醒的!只是作个标记而已!

4 等待

线程拥有对象锁后进入到相应的代码区后，调用相应的“锁对象”的wait()后产生的一种结果

• 变相的实现
  LockSupport.park()
LockSupport parkNanos( )
LockSupport parkUntil( )
Thread join( )

它们也是在等待另外一个对象事件的发生，也就是描述了等待的意思。

BLOCKED 状态也是等待的意思，有什么关系与区别呢?

• BLOCKED 是虚拟机认为程序还不能进入某个区域，由于同时进去就会有问题，这是一块临界区
• wait()的先决条件是要进入临界区，也就是线程已经拿到了“门票”，本身可能进去作了一些事情，但此时经过断定某些业务上的参数(由具体业务决定),发现还有一些其余配合的资源没有准备充分，那么本身就等等再作其余的事情

有一个很是典型的案例就是经过wait()和notify()完成生产者/消费者模型当生产者生产过快，发现仓库满了，即消费者尚未把东西拿走(空位资源还没准备好) 时，生产者就等待有空位再作事情，消费者拿走东西时会发出“有空位了”的消息，那么生产者就又开始工做了反过来也是同样，当消费者消费过快发现没有存货时，消费者也会等存货到来，生产者生产出内容后发出“有存货了”的消息，消费者就又来抢东西了。

在这种状态下，若是发生了对该线程的interrupt()是有用的，处于该状态的线程内部会抛出一个InerruptedException这个异常应当在run()里面捕获，使得run()正常地执行完成。固然在run()内部捕获异常后，还可让线程继续运行，这彻底是根据具体的应用场景来决定的。

在这种状态下，若是某线程对该锁对象作了notify()，那么将从等待池中唤醒一个线程从新恢复到RUNNABLE 除notify()外，还有一个notifyAll() ，前者是唤醒一个处于WAITING的线程，然后者是唤醒全部的线程。

Object.wait()是否须要死等呢?不是，除中断外，它还有两个重构方法

• Object.wait(int timeout),传入的timeout 参数是超时的毫秒值，超过这个值后会自动唤醒，继续作下面的操做(不会抛出InterruptedException ，可是并不意味着咱们不去捕获，由于不排除其余线程会对它作interrup())。
• Object.wait(int timeout,int nanos) 这是一个更精确的超时设置，理论上能够精确到纳秒，这个纳秒值可接受的范围是0~999999 (由于100000onS 等于1ms)。

一样的LockSupport park( )LockSupport.parkNanos( )LockSupport.parkUntil( )Thread.join()这些方法都会有相似的重构方法来设置超时，达到相似的目的，不过此时的状态再也不是WAITING,而是TIMED.WAITING

一般写代码的人确定不想让程序死掉，可是又但愿经过这些等待、通知的方式来实现某些平衡，这样就不得不去尝试采用“超时+重试+失败告知”等方式来达到目的。

TIMED _WAITING

当调用Thread.sleep()时,至关于使用某个时间资源做为锁对象，进而达到等待的目的，当时间达到时触发线程回到工做状态。

TERM_INATED

这个线程对象也许是活的，可是，它已经不是一个单独执行的线程,在一个死去的线程上调用start()方法，会抛java.lang.IllegalThreadStateException.线程run()、main() 方法执行结束，或者因异常退出了run()方法，则该线程结束生命周期。死亡的线程不可再次复生。run()走完了，线程就处于这种状态。其实这只是Java 语言级别的一种状态，在操做系统内部可能已经注销了相应的线程，或者将它复用给其余须要使用线程的请求，而在Java语言级别只是经过Java 代码看到的线程状态而已。

为何wait( )和notify( )必需要使用synchronized

若是不用就会报ilegalMonitorStateException常见的写法以下:

synchronized(Object){
    object.wait() ;//object.notify() ;
}

synchronized(this){
    this.wait();
}
synchronized fun( ){
    this.wait();//this.notify();
}复制代码

wait()和notify()`是基于对象存在的。

• 那为何要基于对象存在呢?
  既然要等，就要考虑等什么，这里等待的就是一个对象发出的信号，因此要基于对象而存在。
  不用对象也能够实现，好比suspend()/resume()就不须要，可是它们是反面教材，表面上简单，可是到处都是问题

理解基于对象的这个道理后，目前认为它调用的方式只能是Object.wait()，这样才能和对象挂钩。但这些东西还与问题“wait()/notify() 为何必需要使用synchronized" 没有半点关系，或者说与对象扯上关系，为何非要用锁呢?

既然是基于对象的，所以它不得不用一个数据结构来存放这些等待的线程，并且这个数据结构应当是与该对象绑定的(经过查看C++代码，发现该数据结构为一个双向链表)，此时在这个对象上可能同时有多个线程调用wait()/notify(),在向这个对象所对应的双向链表中写入、删除数据时，依然存在并发的问题，理论上也须要一个锁来控制。在JVM 内核源码中并无发现任何本身用锁来控制写入的动做，只是经过检查当前线程是否为对象的OWNER 来断定是否要抛出相应的异常。因而可知它但愿该动做由Java 程序这个抽象层次来控制，它为何不想去本身控制锁呢?由于有些时候更低抽象层次的锁未必是好事，由于这样的请求对于外部多是反复循环地去征用，或者这些代码还可能在其余地方复用，也许将它粗粒度化会更好一些，并且这样的代在写在Java 程序中自己也会更加清晰，更加容易看到相互之间的关系。

interrupt()操做只对处于WAITING 和TIME_WAITING 状态的线程有用，让它们]产生实质性的异常抛出。在一般状况下，若是线程处于运行中状态，也不会让它中断，若是中断是成立的，可能会致使正常的业务运行出现问题。另外，若是不想用强制手段，就得为每条代码的运行设立检查，可是这个动做很麻烦，JVM 不肯意作这件事情，它作interruptl )仅仅是打一个标记，此时程序中经过isInterrupt()方法可以断定是否被发起过中断操做，若是被中断了，那么如何处理程序就是设计上的事情了。

举个例子，若是代码运行是一个死循环，那么在循环中能够这样作:

while(true) {
    if (Thread.currentThread.isInterrupt()) {
    //能够作相似的break、return,抛出InterruptedExcept ion 达到某种目的，这彻底由本身决定
    //如拋出异常，一般包装一层try catch 异常处理，进一步作处理，如退出run 方法或什么也不作
    }
}复制代码

这太麻烦了，为何不能够自动呢?能够经过一些生活的沟通方式来理解一下: 当你发现门外面有人呼叫你时，你本身是否搭理他是你的事情，这是一种有“爱”的沟通方式，反之是暴力地破门而入，把你强制“抓”出去的方式。

在JDK 1.6 及之后的版本中，可使用线程的interrupted( )

断定线程是否已经被调用过中断方法，表面上的效果与isInterrupted()结果同样，不过这个方法是一个静态方法除此以外，更大的区别在于这个方法调用后将会从新将中断状态设置为false,方便于循环利用线程，而不是中断后状态就始终为true,就没法将状态修改回来了。相似的，断定线程的相关方法还有isAlive()isDaemon()

等待队列

1. 调用wait(), notify()前，必须得到obj锁，也就是必须写在synchronized(obj) 代码段内
2. 与等待队列相关的步骤和图

• 线程1获取对象A的锁，正在使用对象A。
• 线程1调用对象A的wait()方法。
• 线程1释放对象A的锁，并立刻进入等待队列。
• 锁池里面的对象争抢对象A的锁。
• 线程5得到对象A的锁，进入synchronized块，使用对象A。
• 线程5调用对象A的notifyAll()方法，唤醒全部线程，全部线程进入锁池。|| 线程5调用对象A的notify()方法，唤醒一个线程，不知道会唤醒谁，被唤醒的那个线程进入锁池。
• notifyAll()方法所在synchronized结束，线程5释放对象A的锁。
• 锁池里面的线程争抢对象锁，但线程1何时能抢到就不知道了。|| 本来锁池+第6步被唤醒的线程一块儿争抢对象锁。

锁池状态

1. 当前线程想调用对象A的同步方法时，发现对象A的锁被别的线程占有，此时当前线程进入锁池状态。
   简言之，锁池里面放的都是想争夺对象锁的线程
2. 当一个线程1被另一个线程2唤醒时，1线程进入锁池状态，去争夺对象锁。
3. 锁池是在同步的环境下才有的概念，一个对象对应一个锁池

几个方法的比较

• Thread.sleep(long millis)
  必定是当前线程调用此方法，当前线程进入阻塞，不释放对象锁，millis后线程自动苏醒进入可运行态。
  做用：给其它线程执行机会的最佳方式。
• Thread.yield()
  必定是当前线程调用此方法，当前线程放弃获取的cpu时间片，由运行状态变会可运行状态，让OS再次选择线程。
  做用：让相同优先级的线程轮流执行，但并不保证必定会轮流执行。实际中没法保证yield()达到让步目的，由于让步的线程还有可能被线程调度程序再次选中。Thread.yield()不会致使阻塞。

1. t.join()/t.join(long millis)，当前线程里调用其它线程1的join方法，当前线程阻塞，但不释放对象锁，直到线程1执行完毕或者millis时间到，当前线程进入可运行状态。
2. obj.wait()，当前线程调用对象的wait()方法，当前线程释放对象锁，进入等待队列。依靠notify()/notifyAll()唤醒或者wait(long timeout)timeout时间到自动唤醒。
3. obj.notify()唤醒在此对象监视器上等待的单个线程，选择是任意性的。notifyAll()唤醒在此对象监视器上等待的全部线程。

疑问

1. 当对象锁被某一线程释放的一瞬间，锁池里面的哪一个线程能得到这个锁？随机？队列FIFO？or sth else？
2. 等待队列里许许多多的线程都wait()在一个对象上，此时某一线程调用了对象的notify()方法，那唤醒的究竟是哪一个线程？随机？队列FIFO？or sth else？java文档就简单的写了句：选择是任意性的。

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