Java线程的状态和状态转换

一、线程的状态

1.Java中的6种线程状态

Java语言定义了6种线程状态

    public enum State {
        NEW,
        RUNNABLE,
        BLOCKED,
        WAITING,
        TIMED_WAITING,
        TERMINATED;
    }

新建(New)

线程创建后尚未启动。

可运行(Runnable)

一旦调用了start方法,线程就处于可运行状态。可运行状态的线程可能正在运行,也可能还没有运行而正在等待 CPU 时间片。(Java规范中并没有分为可运行状态和正在运行状态这两个状态,而是把它们合为一个状态。所以,可以把一个正在运行中的线程仍然称其处于可运行状态。)

阻塞(Blocked)

处于阻塞状态的线程并不会占用CPU资源。

以下情况会让线程进入阻塞状态:

①等待获取锁

等待获取一个锁,而该锁被其它线程持有,则该线程进入阻塞状态。当其它线程释放了该锁,并且线程调度器允许该线程持有该锁时,该线程退出阻塞状态。

②IO阻塞

线程发起了一个阻塞式IO后也会进入阻塞状态。最典型的场景,如等待用户输入内容然后继续执行。

无限期等待(Waiting)

处于这种状态的线程不会被分配 CPU 时间片,需要等待其它线程显式地唤醒。

以下方法会让线程进入无限期的等待状态

  • Object.wait() 方法                    结束:Object.notify() / Object.notifyAll()
  • Thread.join() 方法                    结束:被调用的线程执行完毕
  • LockSupport.park() 方法          结束:LockSupport.unpark(currentThread)

限时等待(Timed Waiting)

处于这种状态的线程也不会被分配CPU 时间片,在一定时间之后会被系统自动唤醒。

以下方法会让线程进入限期等待状态:

  • Thread.sleep(time) 方法          结束:sleep时间结束
  • Object.wait(time) 方法             结束:wait时间结束,或者Object.notify() / notifyAll()    
  • LockSupport.parkNanos(time)/parkUntil(time) 方法     结束:park时间结束,或者LockSupport.unpark(当前线程)

死亡(Terminated)

可以是线程结束任务之后自己结束,或者产生了异常而结束。

注意:在有些书籍(如《Java并发编程实战》中5.4章节)或笼统的称呼中,就将阻塞、等待和超时等待这三种状态统称为阻塞状态。

2.几种状态的转换

二、等待、阻塞、中断、睡眠挂起

  描述 释放锁 cpu
等待 线程因等待某个条件而进入等待状态 会释放锁 不会被分配CPU时间片
阻塞 线程因竞争锁失败而进入阻塞状态 未获取到锁  
睡眠 让出CPU的使用权让其它线程执行 不会释放锁 让出CPU的使用权
挂起      
yield 让出CPU的使用权,进入就绪状态(runnable)   让出CPU的使用权
中断

并非终止线程,而是给该线程发送一个中断通知,让其自行决定在合适的时间对中断通知做出响应(响应可以是终止线程,或者不做出响应)。

   
join

等待调用该方法的线程执行完毕后,线程再往下继续执行

   

1.阻塞状态和等待状态的区别

阻塞状态:等待获取锁或者IO阻塞。

等待状态:因条件的不允许而暂停运行,会释放锁。

更多的细节可以参考:线程同步机制 — 锁的内置锁的调度(监视器模型)这部分内容。

2.wait和sleep的区别

①sleep来自Thread类,和wait来自Object类。

②sleep不会释放锁,而wait会释放了锁。

③sleep必须捕获异常,而wait/notify/notifyAll不需要捕获异常。

④wait/notify/notifyAll必须在同步方法或同步代码块中调用,而sleep没有这方面的限制。 (原因见本文末)

3.interrupt

线程中断并非线程终止,而是要给该线程发一个中断信号让它自己决定如何处理。

实际上是设置了线程的中断标志位,在线程阻塞的地方(如调用sleep、wait、join等地方)抛出一个异常InterruptedException,并且中断状态也将被清除,重新复位为false,这样线程就得以退出阻塞的状态。

关于interrupt的介绍可以参考博客:任务的取消 

三、线程常见的方法

1.sleep

使当前线程休眠(暂停运行)指定的时间。

用法:Thread.sleep(time)

Thread.sleep(0)

Thread.sleep(0)的作用是触发操作系统立刻重新进行一次CPU竞争。

参考文章:代码中的Thread.sleep(0) 有什么意义?是写错了吗?

2.join

等待相应线程运行结束。若线程A调用线程B的join方法,那么线程A将会暂停运行,直到线程B运行结束。(谁join进来就等谁先运行完)

join实际上是通过wait来实现的。

3.yield

使当前线程主动放弃对处理器的占用,这可能导致当前线程被暂停。

这个方法是不可靠的,该方法被调用时当前线程可能仍然继续运行(视系统当前的运行状况而定)。

4.wait和notify()/notifyAll()

需要注意的是

①wait和notify/notifyAll方法只能在同步代码块里调用

wait()、notify()、notifyAll() 这三个方法能够被调用的前提是已经获取了相应的互斥锁,所以我们会发现 wait()、notify()、notifyAll() 都是在synchronized{}内部被调用的

②notify操作必须要在wait操作之后,否则,可能导致线程不会醒来。

③wait

5.LockSupport.park()/parkNano(time)/parkUntil(time) 

LockSupport比Object的wait/notify有两大优势:

①LockSupport不需要在同步代码块里 。所以线程间也不需要维护一个共享的同步对象了,实现了线程间的解耦。

②unpark方法可以先于park方法调用,所以不需要担心线程间的执行的先后顺序。

四、线程已过时的方法

stop

官方的解释:Why is Thread.stop deprecated?

stop被废弃的原因是stop太过于暴力,强行把线程终止,可能会引起数据的不一致性。

suspend/resume

suspend和resume是一对相反的操作,被suspend的线程必须要等到resume操作才能继续执行。

suspend在挂起线程时并不会释放任务锁资源,其它线程想要访问被它持有的锁都会收到牵连而导致无法继续运行。

而如果resume操作意外地在suspend之前先执行,那么被挂起的线程很难有机会被继续执行了。而且被挂起的线程从线程状态上看居然还是Runnable,这也会严重影响我们对系统当前状态的判断。

五、关于wait的使用注意事项

1.wait/notify/notifyAll必须在同步方法或同步代码块中调用

wait/notify/notifyAll必须在同步方法或同步代码块中调用,否则会抛出IllegalMonitorStateException异常wait会释放锁,同时让线程等待。所以必须在同步方法或同步代码块中调用,表示已经获取了锁,然后才能释放锁。

原问题出处:Why wait(), notify(), notifyAll() must be called inside a synchronized method/block?

权威解释:Chapter 20 of Inside the Java Virtual Machine - Thread Synchronization by Bill Venners (《深入Java虚拟机》第二版第20章)

中文翻译:为什么wait(),notify(),notifyAll()必须在同步方法/代码块中调用?

2.wait为什么要在while循环,而非if中调用?

使用wait时需要将其放在while循环中,而非使用if。我们通过下面的例子来分析!

produce和consume方法用来模拟生产者和消费者方法。

produce方法中,当队列未满时才进行生产放入队列,否则让线程等待。这里就需要注意了,当处于等待状态的线程被唤醒后是否就能立即生产呢?答案显然是否定的,因为多个线程在同时操作队列,当线程被唤醒后很可能有其它生产者线程又将队列填满了,所以只能让线程继续等待,而使用if显然是不能达到此目的,必须使用while,表示被唤醒后必须重新检查条件是否满足,只有满足条件后才能继续往下执行,否则只能继续等待。

同理consume方法中也是一样,也必须将wait放在while中,表示消费者线程被唤醒后必须先检查条件是否满足。

    public void produce() {
        synchronized (this) {
            while (queue.isFull()) {//使用while,而非if
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                }
            }
            queue.add("object");//生产
            notifyAll();
        }
    }

    public void consume() {
        synchronized (this) {
            while (queue.isEmpty()) {//使用while,而非if
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                }
            }
            queue.remove();//消费
            notifyAll();
        }
    }

常见问题汇总:

1.java中线程的几种状态?状态间的转换?

2.挂起和等待有什么区别?

3.wait和sleep的区别?

4.sleep(0)有什么含义?

5.wait、notify/notifyAll为什么要在synchronized块中调用?

6.wait为什么要在while循环而非if中调用?

7.interrupt()和static interrupted()两者的区别?

public void interrupt():中断线程

public boolean interrupted():判断是否被中断

public static boolean interrupted():判断是否被中断,并清除当前中断状态。

8.stop,suspend/resume过时的原因?

原文地址:https://www.cnblogs.com/rouqinglangzi/p/10803194.html