JAVA线程的六个状态和转换关系

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我是靠谱客的博主丰富钢笔，这篇文章主要介绍JAVA线程的六个状态和转换关系，现在分享给大家，希望可以做个参考。

java 的线程状态共有6种，在Thread.State枚举中定义：

public enum State {
        /**
         * 创建后尚未启动的线程
         */
        NEW,

        /**
         * 可能正在执行，也可能正在等操作系统分配执行时间
         */
        RUNNABLE,

        /**
         * 阻塞状态
         * 在等待获取一个排它锁。调用了Object.wait()后又调用了Object.notify()后也会进入该状态
         */
        BLOCKED,

        /**
         * 无限等待状态，不会被分配处理器执行时间，需要其他线程显式唤醒
         * 下面的方法会进入该状态：
         * Object#wait() 没有超时的
         * Thread#join() 没有超时的
         * LockSupport#park() 没有超时的
         */
        WAITING,

        /**
         * 超时等待。同上，但在指定时间内会由系统自动唤醒。以下方法会进入该状态
         * Thread#sleep(time)
         * Object#wait() 指定超时
         * LockSupport#parkNanos() 
         * Thread#join() 指定超时
         * LockSupport#parkUntil()
         */
        TIMED_WAITING,

        /**
         * 线程终止
         */
        TERMINATED;
    }

在当前线程调用其他线程T的Thread.join()或thread.join(long timeout)，当前线程会进入WAITING或TIMED_WAITING状态，当且不会释放持有的锁对象。其他线程T执行完毕或者timeout时间到，当前线程如果获取到锁，则进入RUNNABLE状态，否则进入BLOCKED状态，因为join也是基于wait的；

为了便于讲解，将锁分为两类：synchronized锁和AQS锁【内部基于LockSupport#park系列】

二者内部都基于一个同步队列【如AQS】和等待队列【如Condition】

针对`synchronized`：

内部调用了Object#wait、Object#wait(timeout)或condition#await、condition#await(timeout)都是先进入等待队列，当被notify()或signal或超时后才会进入同步队列。
BLOCKED状态只有处于synchronized同步队列的时候才会有该状态。当其调synchronized没有获得锁时，会进入同步队列，转为该状态.
调用synchronized如果立刻获得了锁，则进入RUNNABLE状态；
synchronized内部调用Object#wait、Object#wait(timeout)会分别进入WAITING和TIMED_WAITING状态，进入等待队列；
当上面处于Object#wait、Object#wait(timeout)被调用notify()或超时后立即获取到锁时，进入RUNNABEL状态。
针对5，如果没有获取到锁，则进入同步队列，转为BLOCKED状态

针对重入锁

如ReetrantLock：

执行lock#lock()时，如果立即获取到了锁，则进入RUNNABLE状态；
对于1，果没有获取到锁，内部会调用LockSupport.park，进入同步队列，转为WAITING状态
重入锁内调用Condition#await()时，进入等待队列，转为WAITING状态；
调用Condition#await(timeout)时，同上，但转为TIMED_WAITING状态；
对于调用了3和4，如果调用了signal或4超时，且立即获取到了锁，则进入RUNNABLE状态；否则进入同步队列，转为WAITING状态；

测试

public class ThreadState {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj=new Object();
     

        new Thread(()->{
            synchronized (obj){
                try {
                    System.out.println("线程1调用sleep(10s)");
                    Thread.sleep(10000L);
                    System.out.println("线程1结束调用sleep(10s)");
                    System.out.println("线程1调用wait()");
                    obj.wait();
                    System.out.println("线程1结束wait()");
                    
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"thread——1").start();

        new Thread(()->{
            synchronized (obj){
                System.out.println("线程2调用notify");
//                obj.notify();
                System.out.println("线程2结束nofity");
                try {
                    Thread.sleep(10000L);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"thread——2").start();

    }
}

推测：

线程1线获取到obj锁，然后睡眠10s，此时线程1应该是TIMED_WAITING状态，而线程2因为调用synchronized没有获取到锁，应该进入BLOCKED状态。

运行后，点击相机图标【Dump Threads】，可以看到线程状态：

在这里插入图片描述

10s后，线程1会调用obj.wait()方法，此时，线程1会释放obj锁，进入WAITING状态；

而线程2此时就会获取到锁，【这里先不调用notify】，线程2继续睡眠10s，此时线程2应该处于TIMED_WAITING状态

在这里插入图片描述

10s后，线程2释放锁，但线程1因为没有被notify也没有超时，因此会一直处于WAITING状态。
这时，如果将线程1修改为await的超时调用obj.wait(20000L);，则线程1在睡眠后会进入TIMED_WAITING状态，等到线程2执行完毕后会释放锁，线程1在调用wait20s后会超时，超时后就可以直接获取到锁，然后执行完毕。

继续测试：

public class ThreadState {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj=new Object();

        new Thread(()->{
            synchronized (obj){
                try {
                    System.out.println("线程1调用wait()");
                    obj.wait();
                    System.out.println("线程1结束wait()");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"thread——1").start();

        new Thread(()->{
            synchronized (obj){
                System.out.println("线程2调用notify");
                obj.notify();
                System.out.println("线程2结束nofity");
                try {
                    Thread.sleep(10000000L);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"thread——2").start();
    }
}

放开线程2的obj.notify()，并让线程2睡眠较长时间。

分析：

1.线程1线获取到锁，执行obj.wait进入WAITING状态；

线程2获取到锁，执行obj.notify，然后睡眠，会进入TIMED_WAITING状态，但是执行notify和sleep都不会释放锁，只是从等待队列转移到同步队列；
线程1从await结束调用，但是因为线程2还没释放锁，因此线程1会进入BLOCKED状态。

只看下线程1的：

在这里插入图片描述

那怎么看RUNNABLE状态呢？将线程2的睡眠改成一个死循环后，再看线程2的状态：

在这里插入图片描述

再来测试下AQS锁：

 ReentrantLock lock=new ReentrantLock();
        Condition condition = lock.newCondition();
        new Thread(()->{
                try {
                    System.out.println("线程1调用lock.lock()");
                    lock.lock();
                    System.out.println("线程1结束lock.lock()");
                    System.out.println("线程1调用await");
                    condition.await();
                    System.out.println("线程1结束调用await");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    System.out.println("线程1调用unlock");
                    lock.unlock();
                }
        },"thread——1").start();

        new Thread(()->{
            try {
                System.out.println("线程2调用lock");
                lock.lock();
                System.out.println("线程2结束调用lock");
                System.out.println("线程2调用signal");
//                condition.signal()
//              ;
                Thread.sleep(100000000000L);
                System.out.println("线程2结束调用signal");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        },"thread——2").start();
    }