并发编程：Java线程状态及其转换

合集 - 并发编程(5)

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收起

线程状态

操作系统层面，线程分为五种状态

• 创建状态：线程正在被创建，包括申请资源、分配空间等操作。
• 就绪状态：已获得除 CPU 外的一切所需资源。
• 运行状态：获得 CPU 正在运行。
• 阻塞状态：因等待某一事件而暂停运行，如等待 I/O 操作完成。
• 终止状态：执行完毕，正在进行资源释放等操作。

Java API 层面，线程分为六种状态

• NEW：语言层面创建了线程对象，未与操作系统线程关联。

  Thread state for a thread which has not yet started.

• RUNNABLE：start()方法被调用，涵盖操作系统层面的就绪、运行、阻塞状态。

  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.

• BLOCKED：等待Monitor锁。

  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.

• WAITING：等待其他线程执行特定操作使得当前线程满足继续执行的条件，此处条件通常是人为设定的。

  Thread state for a waiting thread.
  A thread is in the waiting state due to calling one of the following methods: Object.wait, Thread.join, LockSupport.park.
  A thread in the waiting state is waiting for another thread to perform a particular action.

• TIMED_WAITING：待时限的WAITING状态。

  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: Object.wait, Thread.join, LockSupport.parkNanos, LockSupport.parkUntil.

• TERMINATED：执行完毕。

  Thread state for a terminated thread.
  The thread has completed execution.

无特别说明，以下所涉及的线程状态均指 Java API 层面的状态。

NEW ==> RUNNABLE

当调用 t.start() 方法时，线程 t 的状态由 NEW 转为 RUNNABLE。

RUNNABLE <==> WAITING

wait & notify

线程 t 执行 synchronized(obj) 后，调用 obj.wait() 方法

• 线程 t 由 RUNNABLE 转为 WAITING
• 其他线程调用 obj.notify()、obj.notifyAll()、t.interrupt()
  • 线程 t 若竞争锁成功，则由 WAITING 转为 RUNNABLE。
  • 线程 t 若竞争锁失败，则由 WAITING 转为 BLOCKED。

join

当前线程调用 t.join() 方法

• 当前线程从 RUNNABLE 转为 WAITING。
• 线程 t 执行完毕或当前线程的 interrupt() 方法被调用，当前线程从 WAITING 转为 RUNNABLE。

park & unpark

线程 t 调用 LockSupport.park() 方法

• 线程 t 从 RUNNABLE 转为 WAITING。
• 调用 LockSupport.unpark(t) ，或调用 t.interrupt() 方法，线程 t 从 WAITING 转为 RUNNABLE。

RUNNABLE <==> TIMED_WAITING

和 RUNNABLE 与 WAITING之间的转换类似，TIMED_WAITING 是带时限的 WAITING。

线程 t 执行 synchronized(obj) 后，调用 obj.wait(long) 方法

• 线程 t 由 RUNNABLE 转为 WAITING
• 线程 t 等待超时，或其他线程调用 obj.notify()、obj.notifyAll()、t.interrupt()
  • 线程 t 若竞争锁成功，则由 WAITING 转为 RUNNABLE。
  • 线程 t 若竞争锁失败，则由 WAITING 转为 BLOCKED。

join

当前线程调用 t.join(long) 方法

• 当前线程从 RUNNABLE 转为 WAITING。
• 线程 t 执行完毕，或当前线程等待超时，或当前线程的 interrupt() 方法被调用，当前线程从 WAITING 转为 RUNNABLE。

park & unpark

线程 t 调用 LockSupport.parkNanos(long) 或 LockSupport.parkUntil(long) 方法

• 线程 t 从 RUNNABLE 转为 WAITING。
• 调用 LockSupport.unpark(t) ，或线程 t 等待超时，或调用 t.interrupt() 方法，线程 t 从 WAITING 转为 RUNNABLE。

sleep

线程 t 调用 Thread.sleep(long)

• 线程 t 从 WAITING 转为 RUNNABLE。
• 线程 t 等待超时，或调用 t.interrupt() 方法，线程 t 从 WAITING 转为 RUNNABLE。

RUNNABLE <==> BLOCKED

• 线程 t 竞争锁失败，从 RUNNABLE 转为 BLOCKED。
• 线程 t 竞争锁成功，从 BLOCKED 转为 RUNNABLE。

RUNNABLE ==> TERMINATED

线程 t 执行完毕，从 RUNNABLE 转为 TERMINATED。

状态辨析

BLOCKED 和 WAITING/TIMED_WAITING

• 存放：BLOCKED 状态的线程存放在 Monitor 对象的 EntryList 中，WAITING 状态的线程存放在 Monitor 对象的 WaitSet 中。
• 等待：BLOCKED 状态的线程在等待锁，WAITING 状态的线程在等待人为设置的条件成立，或者说在等待其他线程将其唤醒。
• 调度：BLOCKED 可被 CPU 调用，WAITING 状态的线程只有被其他线程唤醒后才能被 CPU 调度。

操作系统的 BLOCKED 和 Java API 的 BLOCKED

• 操作系统的 BLOCKED，指线程正在等待某种资源（如打印机）或者等待某个操作完成（如 I/O）。
• Java API 的 BLOCKED，指线程正在等待锁。

END

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