五种状态
在 JDK 1.5 之前,一个完整的线程的生命周期通常要经历五种状态,这是从操作系统层面来描述的:新建(New)、就绪(Runnable)、运行(Running)、阻塞(Blocked)、死亡(Dead)。CPU 需要在多个线程之间转换,于是线程状态会多次在运行、阻塞、就绪之间转换。
- New(新建)
当一个 Thread 类或其子类的对象被创建时,新生的线程对象就处于新建状态。此时它和其他 Java 对象一样,仅由 JVM 为其分配了内存,并初始化了实例变量的值。此时仅是在语言层面创建了线程对象,还未与操作系统线程关联。 - Runnable(就绪)
线程对象调用了 start() 方法后,线程就从新建状态转换为就绪状态。一旦线程启动之后,JVM 就会为其分配 run() 方法调用栈和分配程序计数器等。当然,处于这个状态中的线程并没有开始运行,只是表示已经具备了运行的条件,随时可以被调度,至于什么时候被调度,取决于 JVM 中线程调度器的调度。
程序只能对新建状态的线程调用 start()方法,并且只能调用一次,如果对非新建状态的线程调用,如已启动的线程或已死亡的线程调用 start() 方法,则都会报错。当 start() 方法返回后,线程就会处于就绪状态。 - Running(运行)
如果处于就绪状态的线程获得了 CPU,开始执行 run() 方法的线程体代码,则该线程就处于运行状态。如果计算机只有一个 CPU,那么在任何时刻就只有一个线程处于运行状态。如果计算机有多个处理器,那么就会有多个线程并行执行。
对于抢占式策略的系统而言,CPU 只给每个可执行的线程一个时间片来处理任务,该时间片用完后,系统就会剥夺该线程所占用的资源,让其回到就绪状态等待下一次被调度。此时其他线程将获得执行机会,在选择下一个线程时,系统会适当考虑线程的优先级。 - Blocked(阻塞)
当在运行过程中的线程遇到表左侧的情况时,线程就会进入阻塞状态。当前正在执行的线程被阻塞后,其他线程就有机会执行了,当发生表右侧的情况时就会解除阻塞,操作系统会唤醒阻塞的线程,让该线程重新进入就绪状态,等待线程调度器再次调度。
如果调用了阻塞 API,如 BIO 读写文件,这时该线程实际不会用到 CPU,会导致线程上下文切换,进入阻塞状态等 BIO 操作完毕,会由操作系统唤醒阻塞的线程,转换至可运行状态。 与就绪状态的区别是,对阻塞状态的线程来说只要它们一直不唤醒,调度器就一直不会考虑调度它们。
进入阻塞的情况 | 解除阻塞的情况 |
线程调用了 sleep() 方法,主动放弃所占用的 CPU 资源 | 线程的 sleep() 时间到 |
线程调用了阻塞式 IO 方法,在该方法返回之前,该线程被阻塞 | 线程调用的阻塞式 IO 方法已经返回 |
线程试图获取一个同步监视器,但该同步监视器正被其他线程持有 | 线程成功获得了同步监视器 |
在线程执行过程中,同步监视器调用了 wait() 方法,让它等待某个通知 | 线程等到了通知 |
在线程执行过程中,遇到了其他线程对象的加塞 | 加塞的线程结束了 |
线程被调用 suspend 方法挂起(已过时,因为容易发生死锁) | 被挂起的线程又被调用了 resume 方法(已过时,因为容易发生死锁) |
- Dead(死亡)线程会以以下三种方式之一结束,结束后的线程就处于死亡状态。
- run() 方法执行完成,线程正常结束
- 线程执行过程中抛出了一个未捕获的异常或错误
- 直接调用该线程的 stop() 来结束该线程(已过时,因为容易发生死锁)
- 可以调用线程的 isAlive() 方法判断该线程是否死亡,当线程处于就绪、运行、阻塞这三种状态时,该方法返回 true,当线程处于新建、死亡这两种状态时,该方法返回 false。
六种状态
JDK 1.5 及之后的生命周期有 6 种状态,在 java.lang.Thread.State
的枚举类中这样定义:
vbnet
代码解读
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public enum State {
NEW,
RUNNABLE,
BLOCKED,
WAITING,
TIMED_WAITING,
TERMINATED;
}
根据 Thread.State 的定义,阻塞状态分为三种:Blocked(阻塞)、Waiting(不限时等待)、Timed_waiting(限时等待)。
- New(新建): 线程刚被创建,但是并未启动。还没调用 start() 方法。
- Runnable(可运行): 线程被调用了
start()
等待运行的状态。这里没有单独区分 Ready 和 Running 状态。JVM 不能控制 Java 对象什么时候运行,只能由 OS 来调度 Java 对象且时间非常短暂,因此 JVM 无法区分 Java 对象的这两种状态。
Java API 层面的 Runnable 状态涵盖了操作系统层面的 Runnable、Running 和 IO 相关的 Blocked 状态(由于 BIO 导致的线程阻塞,在 Java 里无法区分,仍然认为是可运行) - Teminated(被终止): 表明此线程已经结束生命周期,终止运行。
- Blocked(锁阻塞): 一个等待一个监视器锁的线程处于这一状态,只有获得锁对象的线程才能有执行机会。
比如,线程 A 与线程 B 代码中使用同一锁,如果线程 A 获取到锁,线程 A 进入到 Runnable 状态,线程 B 就进入到 Blocked 锁阻塞状态。 - Timed_waiting(计时等待): 一个正在限时等待另一个线程唤醒的线程处于这一状态。
当前线程执行过程中遇到 Thread 类的sleep
或join
,Object 类的wait
,LockSupport 类的park
方法,并且在调用这些方法时设置了时间,那么当前线程会进入 Timed_waiting,直到时间到或被中断。 - Waiting(无限等待) :一个正在无限期等待另一个线程唤醒的线程处于这一状态。当前线程执行过程中遇到下面的方法,并且在调用这些方法时没有指定时间,那么当前线程会进入 WAITING 状态,直到被唤醒。
- 通过 Thread 类的
join
进入 Waiting 状态,只有调用 join 方法的线程对象结束才能让当前线程恢复 - 通过 Object 类的
wait
进入 Waiting 状态的要有 Object 的notify/notifyAll
唤醒 - 通过 Condition 的
await
进入 Waiting 状态的要有 Condition 的signal
方法唤醒 - 通过 LockSupport 类的
park
方法进入 Waiting 状态的要有 LockSupport 类的unpark
方法唤醒
当从 Waiting 或 Timed_waiting 恢复到 Runnable 状态时,如果发现当前线程没有得到监视器锁,那么就会立刻转入 Blocked 状态。