Java线程状态及其含义

为什么要了解java线程的状态

多线程高并发是初级开发者迈向中高级开发者必须要掌握的能力, 万丈高楼平地起, 在深入了解这部分内容前, 我们要明确最基本的概念, 即线程有哪些状态. 

从源码来看Java线程有哪些状态

得益于开源精神, 我们可以直观的分析看到在Java中, 线程到底有哪些状态. Java中记录线程所有状态的枚举类为

java.lang.Thread.State 

从源代码中我们可以看到在Java中线程总共有6种状态NEW, RUNNABLE, BLOCKED, WAITING, TIMED_WAITING, TERMINATED. 下面我们来看一下详细的源代码, 以及各种线程状态的含义.

public enum State {
    /**
     * 线程对象实例化但是还没有调用start方法.
     */
    NEW,

    /**
     * 线程处于可运行状态, 这个状态在虚拟机中
     * 看来是正在执行的, 但是实际可能在等待
     * 操作系统的资源, 比如等待CPU资源.
     * 注意Java线程状态只有RUNNABLE而没有RUNNING
     */
    RUNNABLE,

    /**
     * 阻塞状态的线程可能在等待获取锁,
     * 也可能是调用了wait方法后被notify方法
     * 唤醒, 再次尝试获取锁, 进入阻塞状态
     * {@link Object#wait() Object.wait}.
     */
    BLOCKED,

    /**
     * 等待状态, 此状态由于调用wait, join, park方法导致
     * 

     *   
{@link Object#wait() Object.wait} with no timeout

     *   
{@link #join() Thread.join} with no timeout

     *   
{@link LockSupport#park() LockSupport.park}

     * 

     *
     * 线程进入等待状态后, 等待notify, notifyAll,
     * 特定线程执行完毕, unpark方法
     * 然后转换为RUNNABLE状态
     */
    WAITING,

    /**
     * 有最大时间限制的等待状态
     * 可能由调用如下方法导致
     * 

     *   
{@link #sleep Thread.sleep}

     *   
{@link Object#wait(long) Object.wait} with timeout

     *   
{@link #join(long) Thread.join} with timeout

     *   
{@link LockSupport#parkNanos LockSupport.parkNanos}

     *   
{@link LockSupport#parkUntil LockSupport.parkUntil}

     * 

     */
    TIMED_WAITING,

    /**
     * 终止状态, 线程执行完毕后会进入
     * TERMINATED状态
     * 并且不能再转换成其它状态
     */
    TERMINATED;
}  
  

10句代码穷尽线程的6种状态

为了增强记忆, 下面我们用10句有效代码, 直观的把Java线程的6种状态展示出来.

/**
 * 如下展示了java线程的6种状态
 * NEW 线程对象新创建还未start
 * RUNNABLE 线程已经启动, 线程在JVM中正在运行, 不过在系统层面可能在等待系统资源
 * BLOCKED 线程等待获取锁
 * WAITING 线程被LockSupport#park(),
 * Object#wait()或者Thread.join, 等待被unpark或者notify或者其他新城join完毕
 * TIMED_WAITING 线程sleep或者wait(long),
 * LockSupport#parkNanos LockSupport.parkNanos, 等待指定时间后继续执行
 * TERMINATED 线程执行完毕, 已经被终止
 * @throws BrokenBarrierException
 * @throws InterruptedException
 */
@Test
public void testThreadStatus() throws BrokenBarrierException, InterruptedException {
    CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(2);
    Thread thread = new Thread(() -> {
        try {
            LockSupport.park(this);
            TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
            synchronized (ThreadTest.class) {
                // 尝试获取锁, 获取不到进入Blocked状态等待锁
            }
            cyclicBarrier.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    });
    log.info("线程创建还未启动, 状态为: {}", thread.getState());
    thread.start();
    log.info("线程已经启动, 状态为: {}", thread.getState());
    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    log.info("线程已经park, 状态为: {}", thread.getState());
    LockSupport.unpark(thread);
    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
    log.info("线程启动后进入sleep状态, 状态为: {}", thread.getState());
    synchronized (ThreadTest.class) {
        // 前面sleep了4秒, 5到7秒main线程持有锁.
        // 子线程第6秒开始获取锁, 但需要等待main线程释放锁, 此时子线程是BLOCKED状态
        TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
        log.info("线程等待锁, 状态为: {}", thread.getState());
    }
    cyclicBarrier.await();
    log.info("线程已经执行结束, 状态为: {}", thread.getState());
} 

执行结果为

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- 线程创建还未启动, 状态为: NEW
- 线程已经启动, 状态为: RUNNABLE
- 线程已经park, 状态为: WAITING
- 线程启动后进入sleep状态, 状态为: TIMED_WAITING
- 线程等待锁, 状态为: BLOCKED
- 线程已经执行结束, 状态为: TERMINATED

线程状态的转换