New 表示线程被创建但尚未启动的状态:当我们用 new Thread() 新建一个线程时,如果线程没有开始运行 start() 方法,所以也没有开始执行 run() 方法里面的代码,那么此时它的状态就是 New。而一旦线程调用了 start(),它的状态就会从 New 变成 Runnable。
Java 中的 Runable 状态对应操作系统线程状态中的两种状态,分别是 Running 和 Ready,也就是说,Java 中处于 Runnable 状态的线程有可能正在执行,也有可能没有正在执行,正在等待被分配 CPU 资源。
所以,如果一个正在运行的线程是 Runnable 状态,当它运行到任务的一半时,执行该线程的 CPU 被调度去做其他事情,导致该线程暂时不运行,它的状态依然不变,还是 Runnable,因为它有可能随时被调度回来继续执行任务。
在 Java 中阻塞状态通常不仅仅是 Blocked,实际上它包括三种状态,分别是 Blocked(被阻塞)、Waiting(等待)、Timed Waiting(计时等待),这三 种状态统称为阻塞状态,下面我们来看看这三种状态具体是什么含义。
首先来看最简单的 Blocked,从箭头的流转方向可以看出,从 Runnable 状态进入 Blocked 状态只有一种可能,就是进入 synchronized 保护的代码时没有抢到 monitor 锁,无论是 进入 synchronized 代码块,还是 synchronized 方法,都是一样。
当处于 Blocked 的线程抢到 monitor 锁,就会从 Blocked 状态回到 Runnable 状态。
线程进入 Waiting 状态有三种可能性:
没有设置 Timeout 参数的 Object.wait() 方法。
没有设置 Timeout 参数的 Thread.join() 方法。
LockSupport.park() 方法。
Blocked 仅仅针对 synchronized monitor 锁,可是在 Java 中还有很多其他的锁,比如 ReentrantLock,如果线程在获取这种锁时没有抢到该锁就会进入 Waiting 状态,因为本质上它执行了 LockSupport.park() 方法,所以会进入 Waiting 状态。同样,Object.wait() 和 Thread.join() 也会让线程进入 Waiting 状态。
Blocked 与 Waiting 的区别是 Blocked 在 等待其他线程释放 monitor 锁,而 Waiting 则是在等待某个条件,比如 join 的线程执行完毕,或者是 notify()/notifyAll() 。
在 Waiting 上面是 Timed Waiting 状态,这两个状态是非常相似的,区别仅在于有没有时间限制,Timed Waiting 如果等待超时,由系统自动唤醒,或者在超时前被唤醒信号唤醒。
以下情况会让线程进入 Timed Waiting 状态:
1,设置了时间参数的 Thread.sleep(long millis)
方法;
2,设置了时间参数的 Object.wait(long timeout)
方法;
3,设置了时间参数的 Thread.join(long millis)
方法;
4,设置了时间参数的 LockSupport.parkNanos(long nanos)
方法和 LockSupport.parkUntil(long deadline)
方法。
我们再来看下如何在这三种状态之间进行一个切换:
想要从 Blocked 状态进入 Runnable 状态,要求线程获取 monitor 锁,而从 Waiting 状态流转到其他状态则比较特殊,因为首先 Waiting 是不限时的,也就是说无论过了多长时间它都不会 主动恢复,只有当执行了 LockSupport.unpark()
,或者 join 的线程运行结束,或者被中断时才可以进入 Runnable 状态。
如果其他线程调用 notify() 或 notifyAll() 来唤醒它,它会直接进入 Blocked 状态,这是为什么呢?
唤醒 Waiting 线程的线程如果调用 notify() 或 notifyAll(),要求它必须先持有 monitor 锁,如果处于 Waiting 状态的线程被唤醒时拿不到该锁,** Waiting 状态的线程** 就会进入 Blocked 状态,直到 唤醒它的线程 的 notify()/notifyAll() 执行完毕并释放 monitor 锁,才可能轮到它去抢夺这把锁,如果它能抢到,就会从 Blocked 状态回到 Runnable 状态。
同样在 Timed Waiting 中执行 notify() 和 notifyAll() 也是一样的道理,它们会先进入 Blocked 状态,然后抢夺锁成功后,再回到 Runnable 状态。
当然对于 Timed Waiting 而言,如果它的超时时间到了且能直接获取到锁/join的线程运行结束/被中断/调用了LockSupport.unpark(),会直接恢复到 Runnable 状态,而无需经历 Blocked 状态。
再来看看最后一种状态,Terminated 终止状态,要想进入这个状态有两种可能:
run() 方法执行完毕,线程正常退出。
出现一个没有捕获的异常,终止了 run() 方法,最终导致意外终止。
最后我们再看线程状态转换的两个注意点:
线程从 New 状态是不可以直接进入 Blocked 状态的,它需要先经历 Runnable 状态。
线程生命周期不可逆:一旦进入 Runnable 状态就不能回到 New 状态;一旦被终止就不可能再有任何状态的变化。所以一个线程只能有一次 New 和 Terminated 状态,只有处于中间状态才可以相互转换。