深入理解Java线程的状态

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深入理解Java线程的状态

在Java并发编程中，线程（Thread）是执行任务的基本单位。理解线程的生命周期及其状态转换对于编写高效且稳定的并发程序至关重要。本文将详细介绍Java线程的各种状态及其之间的转换。

一、线程的生命周期

Java中的线程有五种基本状态，它们反映了线程在其生命周期中所处的不同阶段。线程状态由java.lang.Thread.State枚举类表示，这些状态包括：

NEW（新建）：
- 线程对象已经创建，但尚未启动。此时，线程还没有开始执行任务。
RUNNABLE（可运行）：
- 线程正在Java虚拟机中执行。这一状态包括了正在运行和准备就绪但还没有分配到CPU时间的两种情况。
BLOCKED（阻塞）：
- 线程在等待监视器锁（monitor lock）以进入同步块/方法。即线程试图获取一个锁，而该锁正被其他线程持有。
WAITING（等待）：
- 线程等待另一个线程显式地唤醒（通过Object.wait()、Thread.join()或LockSupport.park()）。此状态下，线程不会被分配CPU时间。
TIMED_WAITING（超时等待）：
- 线程在等待另一个线程唤醒的同时，也指定了最大等待时间（通过Thread.sleep()、Object.wait(long)、Thread.join(long)或LockSupport.parkNanos()）。此状态下，线程不会被分配CPU时间。
TERMINATED（终止）：
- 线程已经完成执行，退出了运行。这可能是因为线程正常执行完毕或因异常退出。

二、线程状态的转换

线程在其生命周期内会在不同状态之间进行转换。下面是各种状态之间的转换示意及其触发条件：

NEW -> RUNNABLE：
- 当调用start()方法后，线程进入RUNNABLE状态，等待被线程调度器调度。
RUNNABLE -> BLOCKED：
- 当线程试图获取一个已经被其他线程持有的锁时，进入BLOCKED状态。
BLOCKED -> RUNNABLE：
- 当线程成功获取到锁后，进入RUNNABLE状态。
RUNNABLE -> WAITING：
- 当线程调用Object.wait()、Thread.join()或LockSupport.park()时，进入WAITING状态。
WAITING -> RUNNABLE：
- 当另一个线程调用Object.notify()、Object.notifyAll()或目标线程的interrupt()方法，线程从WAITING状态变为RUNNABLE状态。
RUNNABLE -> TIMED_WAITING：
- 当线程调用Thread.sleep(long)、Object.wait(long)、Thread.join(long)或LockSupport.parkNanos()时，进入TIMED_WAITING状态。
TIMED_WAITING -> RUNNABLE：
- 当等待时间结束或另一个线程唤醒目标线程时，进入RUNNABLE状态。
RUNNABLE -> TERMINATED：
- 当线程的run()方法执行完毕或因异常退出时，进入TERMINATED状态。

三、线程状态的示例

下面通过一个简单的实例代码展示线程在不同状态之间的转换：

public class ThreadStateExample {public static void main(String[] args) {Thread thread = new Thread(() -> {try {// TIMED_WAITING 状态Thread.sleep(1000);synchronized (ThreadStateExample.class) {// WAITING 状态ThreadStateExample.class.wait();}} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}});// NEW 状态System.out.println("线程状态: " + thread.getState());thread.start();// RUNNABLE 状态System.out.println("线程状态: " + thread.getState());try {// 确保线程进入TIMED_WAITING状态Thread.sleep(500);System.out.println("线程状态: " + thread.getState());synchronized (ThreadStateExample.class) {ThreadStateExample.class.notify();// 确保线程进入WAITING状态Thread.sleep(500);System.out.println("线程状态: " + thread.getState());}// 等待线程结束thread.join();// TERMINATED 状态System.out.println("线程状态: " + thread.getState());} catch (InterruptedException e) {Thread.currentThread().interrupt();}}
}