Java語言定義的線程狀態分析

時間 2019-11-16

標籤 java 語言定義線程狀態分析欄目 Java 简体版

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說到線程，必定要談到線程狀態，不一樣的狀態說明線程正處於不一樣的工做機制下，不一樣的工做機制下某些動做可能對線程產生不一樣的影響。html

Java語言定義了6中狀態，而同一時刻，線程有且僅有其中的一種狀態。要獲取Java線程的狀態可使用 java.lang.Thread類中定義的 getState()方法，獲取當前線程的狀態就可使用Thread.currentThread().getState()來獲取。該方法返回的類型是一個枚舉類型，是Thread內部的一個枚舉，全稱爲「java.lang.Thread.State」，這個枚舉中定義的類型列表就是Java語言這個級別對應的線程狀態列表，包含了NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING、TERMINATED這些值。java

如下是本文的目錄大綱：算法

1、Java的幾種線程狀態說明apache

2、Java線程狀態轉換圖tomcat

3、「VisualVM線程監控線程狀態」與「Java線程狀態」對應關係網絡

如有不正之處請多多諒解，歡迎批評指正、互相討論。app

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1、Java的幾種線程狀態說明

一、NEW（新建）ui

java.lang.Thread.State枚舉中的NEW狀態描述：

/**
 * Thread state for a thread which has not yet started.
 */
NEW

建立後還沒有啓動的線程處於這個狀態。

意思是這個線程沒有被start()啓動，或者說還根本不是一個真正意義上的線程，從本質上講這只是建立了一個Java外殼，尚未真正的線程來運行。

不表明調用了start()，狀態就當即改變，中間還有一些步驟，若是在這個啓動的過程當中有另外一個線程來獲取它的狀態，實際上是不肯定的，要看那些中間步驟是否已經完成了。

二、RUNNABLE（可運行）

java.lang.Thread.State枚舉中的RUNNABLE狀態描述：

/**
 * Thread state for a runnable thread.  A thread in the runnable
 * state is executing in the Java virtual machine but it may
 * be waiting for other resources from the operating system
 * such as processor.
 */
RUNNABLE

RUNNABLE狀態包括了操做系統線程狀態中的Running和Ready，也就是處於此狀態的線程可能正在運行，也可能正在等待系統資源，如等待CPU爲它分配時間片，如等待網絡IO讀取數據。

RUNNABLE狀態也能夠理解爲存活着正在嘗試徵用CPU的線程（有可能這個瞬間並無佔用CPU，可是它可能正在發送指令等待系統調度）。因爲在真正的系統中，並非開啓一個線程後，CPU就只爲這一個線程服務，它必須使用許多調度算法來達到某種平衡，不過這個時候線程依然處於RUNNABLE狀態。

三、BLOCKED（阻塞）

java.lang.Thread.State枚舉中的BLOCKED狀態描述：

/**
 * Thread state for a thread blocked waiting for a monitor lock.
 * A thread in the blocked state is waiting for a monitor lock
 * to enter a synchronized block/method or
 * reenter a synchronized block/method after calling
 * {@link Object#wait() Object.wait}.
 * 當一個線程要進入synchronized語句塊/方法時，若是沒有獲取到鎖，會變成BLOCKED
 * 或者在調用Object.wait()後，被notify()喚醒，再次進入synchronized語句塊/方法時，若是沒有獲取到鎖，會變成BLOCKED
 */
BLOCKED

BLOCKED稱爲阻塞狀態，或者說線程已經被掛起，它「睡着」了，緣由一般是它在等待一個「鎖」，當嘗試進入一個synchronized語句塊/方法時，鎖已經被其它線程佔有，就會被阻塞，直到另外一個線程走完臨界區或發生了相應鎖對象的wait()操做後，它纔有機會去爭奪進入臨界區的權利

在Java代碼中，須要考慮synchronized的粒度問題，不然一個線程長時間佔用鎖，其它爭搶鎖的線程會一直阻塞，直到擁有鎖的線程釋放鎖

處於BLOCKED狀態的線程，即便對其調用 thread.interrupt()也沒法改變其阻塞狀態，由於interrupt()方法只是設置線程的中斷狀態，即作一個標記，不能喚醒處於阻塞狀態的線程

注意：ReentrantLock.lock()操做後進入的是WAITING狀態，其內部調用的是LockSupport.park()方法

四、WAITING（無限期等待）

/**
 * Thread state for a waiting thread.
 * A thread is in the waiting state due to calling one of the
 * following methods:
 * <ul>
 *   <li>{@link Object#wait() Object.wait} with no timeout</li>
 *   <li>{@link #join() Thread.join} with no timeout</li>
 *   <li>{@link LockSupport#park() LockSupport.park}</li>
 * </ul>
 *
 * <p>A thread in the waiting state is waiting for another thread to
 * perform a particular action.
 *
 * For example, a thread that has called <tt>Object.wait()</tt>
 * on an object is waiting for another thread to call
 * <tt>Object.notify()</tt> or <tt>Object.notifyAll()</tt> on
 * that object. A thread that has called <tt>Thread.join()</tt>
 * is waiting for a specified thread to terminate.
 */
WAITING

處於這種狀態的線程不會被分配CPU執行時間，它們要等待顯示的被其它線程喚醒。這種狀態一般是指一個線程擁有對象鎖後進入到相應的代碼區域後，調用相應的「鎖對象」的wait()方法操做後產生的一種結果。變相的實現還有LockSupport.park()、Thread.join()等，它們也是在等待另外一個事件的發生，也就是描述了等待的意思。

如下方法會讓線程陷入無限期等待狀態：

（1）沒有設置timeout參數的Object.wait()

（2）沒有設置timeout參數的Thread.join()

（3）LockSupport.park()

注意：

LockSupport.park(Object blocker) 會掛起當前線程，參數blocker是用於設置當前線程的「volatile Object parkBlocker 成員變量」

parkBlocker 是用於記錄線程是被誰阻塞的，能夠經過LockSupport.getBlocker()獲取到阻塞的對象，用於監控和分析線程用的。

「阻塞」與「等待」的區別：

（1）「阻塞」狀態是等待着獲取到一個排他鎖，進入「阻塞」狀態都是被動的，離開「阻塞」狀態是由於其它線程釋放了鎖，不阻塞了；

（2）「等待」狀態是在等待一段時間或者喚醒動做的發生，進入「等待」狀態是主動的

如主動調用Object.wait()，如沒法獲取到ReentraantLock，主動調用LockSupport.park()，如主線程主動調用 subThread.join()，讓主線程等待子線程執行完畢再執行

離開「等待」狀態是由於其它線程發生了喚醒動做或者到達了等待時間

五、TIMED_WAITING（限期等待）

/**
 * Thread state for a waiting thread with a specified waiting time.
 * A thread is in the timed waiting state due to calling one of
 * the following methods with a specified positive waiting time:
 * <ul>
 *   <li>{@link #sleep Thread.sleep}</li>
 *   <li>{@link Object#wait(long) Object.wait} with timeout</li>
 *   <li>{@link #join(long) Thread.join} with timeout</li>
 *   <li>{@link LockSupport#parkNanos LockSupport.parkNanos}</li>
 *   <li>{@link LockSupport#parkUntil LockSupport.parkUntil}</li>
 * </ul>
 */
TIMED_WAITING

處於這種狀態的線程也不會被分配CPU執行時間，不過無需等待被其它線程顯示的喚醒，在必定時間以後它們會由系統自動的喚醒。

如下方法會讓線程進入TIMED_WAITING限期等待狀態：

（1）Thread.sleep()方法

（2）設置了timeout參數的Object.wait()方法

（3）設置了timeout參數的Thread.join()方法

（4）LockSupport.parkNanos()方法

（5）LockSupport.parkUntil()方法

六、TERMINATED（結束）

/**
 * Thread state for a terminated thread.
 * The thread has completed execution.
 */
TERMINATED

已終止線程的線程狀態，線程已經結束執行。換句話說，run()方法走完了，線程就處於這種狀態。其實這只是Java語言級別的一種狀態，在操做系統內部可能已經註銷了相應的線程，或者將它複用給其餘須要使用線程的請求，而在Java語言級別只是經過Java代碼看到的線程狀態而已。

2、Java線程狀態轉換圖

上圖爲我的瞭解的線程狀態轉換的各類狀況，若有不到位的地方歡迎交流指教。

3、「VisualVM線程監控線程狀態」與「Java線程狀態」對應關係

經過VisualVM監控JVM時，能夠經過「線程」標籤頁查看JVM的線程信息，VisualVM的線程狀態以下：

經過dump thread stack，並與VisualVM監控信息中的線程名稱對應，找到的VisualVM每種線程狀態的線程堆棧以下：（請關注重點信息）

一、運行

"http-bio-8080-Acceptor-0" daemon prio=6 tid=0x000000000d7b4800 nid=0xa264 runnable [0x000000001197e000]
      java.lang.Thread.State: RUNNABLE
            at java.net.DualStackPlainSocketImpl.accept0(Native Method)
            at java.net.DualStackPlainSocketImpl.socketAccept(DualStackPlainSocketImpl.java:131)
            at java.net.AbstractPlainSocketImpl.accept(AbstractPlainSocketImpl.java:398)
            at java.net.PlainSocketImpl.accept(PlainSocketImpl.java:199)
            - locked <0x00000000c2303850> (a java.net.SocksSocketImpl)
            at java.net.ServerSocket.implAccept(ServerSocket.java:530)
            at java.net.ServerSocket.accept(ServerSocket.java:498)
            at org.apache.tomcat.util.net.DefaultServerSocketFactory.acceptSocket(DefaultServerSocketFactory.java:60)
            at org.apache.tomcat.util.net.JIoEndpoint$Acceptor.run(JIoEndpoint.java:220)
            at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)