Java語言定義的線程狀態分析

最後更新：2017-03-25 來源：互聯網

上載者：User

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說到線程，一定要談到線程狀態，不同的狀態說明線程正處於不同的工作機制下，不同的工作機制下某些動作可能對線程產生不同的影響。

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。要擷取Java線程的狀態可以使用 java.lang.Thread類中定義的 getState()方法，擷取當前線程的狀態就可以使用Thread.currentThread().getState()來擷取。該方法返回的類型是一個枚舉類型，是Thread內部的一個枚舉，全稱為“java.lang.Thread.State”，這個枚舉中定義的類型列表就是Java語言這個層級對應的線程狀態列表，包含了NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING、TERMINATED這些值。

以下是本文的目錄大綱：

一、Java的幾種線程狀態說明

二、Java線程狀態轉換圖

三、“VisualVM線程監控線程狀態”與“Java線程狀態”對應關係

一、Java的幾種線程狀態說明

1、NEW（建立）

java.lang.Thread.State枚舉中的NEW狀態原因：

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

建立後尚未啟動的線程處於這個狀態。

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

不代表調用了start()，狀態就立即改變，中間還有一些步驟，如果在這個啟動的過程中有另一個線程來擷取它的狀態，其實是不確定的，要看那些中間步驟是否已經完成了。

2、RUNNABLE（可運行）

java.lang.Thread.State枚舉中的RUNNABLE狀態原因：

/** * 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狀態包括了作業系統線程狀態中的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為它分配時間片，如等待網路IO讀取資料。

RUNNABLE狀態也可以理解為存活著正在嘗試徵用CPU的線程（有可能這個瞬間並沒有佔用CPU，但是它可能正在發送指令等待系統調度）。由於在真正的系統中，並不是開啟一個線程後，CPU就只為這一個線程服務，它必須使用許多調度演算法來達到某種平衡，不過這個時候線程依然處於RUNNABLE狀態。

3、BLOCKED（阻塞）

java.lang.Thread.State枚舉中的BLOCKED狀態原因：

/** * 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，如果沒有擷取到鎖，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，如果沒有擷取到鎖，會變成BLOCKED */BLOCKED

BLOCKED稱為阻塞狀態，或者說線程已經被掛起，它“睡著”了，原因通常是它在等待一個“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，直到另一個線程走完臨界區或發生了相應鎖對象的wait()操作後，它才有機會去爭奪進入臨界區的權利

在Java代碼中，需要考慮synchronized的粒度問題，否則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，即使對其調用 thread.interrupt()也無法改變其阻塞狀態，因為interrupt()方法只是設定線程的中斷狀態，即做一個標記，不能喚醒處於阻塞狀態的線程

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

4、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。這種狀態通常是指一個線程擁有對象鎖後進入到相應的代碼地區後，調用相應的“鎖對象”的wait()方法操作後產生的一種結果。變相的實現還有LockSupport.park()、Thread.join()等，它們也是在等待另一個事件的發生，也就是描述了等待的意思。

以下方法會讓線程陷入無限期等待狀態：

（1）沒有設定timeout參數的Object.wait()

（2）沒有設定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是用於設定當前線程的“volatile Object parkBlocker 成員變數”

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

“阻塞”與“等待”的區別：

（1）“阻塞”狀態是等待著擷取到一個獨佔鎖定，進入“阻塞”狀態都是被動的，離開“阻塞”狀態是因為其它線程釋放了鎖，不阻塞了；

（2）“等待”狀態是在等待一段時間或者喚醒動作的發生，進入“等待”狀態是主動的

如主動調用Object.wait()，如無法擷取到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”狀態是因為其它線程發生了喚醒動作或者到達了等待時間

5、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，在一定時間之後它們會由系統自動的喚醒。

以下方法會讓線程進入TIMED_WAITING限期等待狀態：

（1）Thread.sleep()方法

（2）設定了timeout參數的Object.wait()方法

（3）設定了timeout參數的Thread.join()方法

（4）LockSupport.parkNanos()方法

（5）LockSupport.parkUntil()方法

6、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。其實這隻是Java語言層級的一種狀態，在作業系統內部可能已經登出了相應的線程，或者將它複用給其他需要使用線程的請求，而在Java語言層級只是通過Java代碼看到的線程狀態而已。

二、Java線程狀態轉換圖

為個人瞭解的線程狀態轉換的各種情況，如有不到位的地方歡迎交流指教。

三、“VisualVM線程監控線程狀態”與“Java線程狀態”對應關係

通過VisualVM監控JVM時，可以通過“線程”標籤頁查看JVM的線程資訊，VisualVM的線程狀態如下：

通過dump thread stack，並與VisualVM監控資訊中的線程名稱對應，找到的VisualVM每種線程狀態的線程堆棧如下：（請關注重點資訊）

1、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)