java线程的五大状态，阻塞状态详解

左手的ㄟ右手 2022-11-28 10:32 183阅读 0赞

# 一、状态简介 #

一个线程的生命周期里有五大状态，分别是：

1.  新生
2.  就绪
3.  运行
4.  死亡
5.  运行后可能遇到的阻塞状态

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjA5Mjc4Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

# 二、相关方法 #

#### 2.1 新生状态 ####

Thread t = new Thread();

正如我们前面所说的，一个线程开始之后有自己的内存空间，这些工作空间和主内存进行交互，从主内存拷贝数据到工作空间。

当这个语句执行的时候，**线程创建，开辟工作空间**，也就是线程进入了新生状态。

#### 2.2 就绪状态 ####

普通情况，一旦调用了：

t.start();

start 方法被调用，线程立即进入了就绪状态，表示这个线程具有了运行的条件，但是还没有开始运行，这就是就绪状态。

线程就绪，但不意味着立即调度执行，因为要等待CPU的调度，一般来说是**进入了就绪队列**。

但是还有另外三种情况，线程也会进入就绪状态，四种分别是：

1.  start()方法调用；
2.  本来处于阻塞状态，后来阻塞解除；
3.  **如果运行的时候调用 yield() 方法，避免一个线程占用资源过多，中断一下，会让线程重新进入就绪状态。注意，如果调用 yield() 方法之后，没有其他等待执行的线程，此线程就会马上恢复执行；**
4.  JVM 本身将本地线程切换到了其他线程，那么这个线程就进入就绪状态。

#### 2.3 运行状态 ####

当CPU选定了一个就绪状态的线程，进行执行，这时候线程就进入了运行状态，线程真正开始**执行线程体的具体代码块**，基本是 run() 方法。

注意，一定是从 就绪状态 - > 运行状态，不会从阻塞到运行状态的。

#### 2.4 阻塞状态 ####

阻塞状态指的是**代码不继续执行，而在等待**，阻塞解除后，重新进入就绪状态。

也就是说，阻塞状态发生肯能是运行状态转过去的， 运行状态 - > 阻塞状态，不会从就绪状态转过去。

阻塞的方法有四种：

1.  sleep()方法，是占用资源在睡觉的，可以限制等待多久；
2.  wait() 方法，和 sleep() 的不同之处在于，是不占用资源的，限制等待多久；
3.  join() 方法，加入、合并或者是插队，这个方法阻塞线程到另一个线程完成以后再继续执行；
4.  有些 IO 阻塞，比如 write() 或者 read() ，因为IO方法是通过操作系统调用的。

上面的方法和start() 一样，不是说调用了就立即阻塞了，而是看CPU。

#### 2.5 死亡状态 ####

死亡状态指的是，**线程体的代码执行完毕或者中断执行**。一旦进入死亡状态，不能再调用 start() 。

让线程进入死亡状态的方法是 stop() 和 destroy() 但是都不推荐使用，jdk里也写了已过时。

一般的做法是，在线程内，让线程自身自然死亡，或者加一些代码，想办法让线程执行完毕。

1.  自然死亡：这个线程体里就是多少次的循环，几次调用，执行完了就完了。
2.  如果不能自然死亡：加一些终止变量，然后用它作为run的条件，这样，外部调用的时候根据时机，把变量设置为false。

比如下面的写法，第一种就是我们的正常写法（虽然很简单但是没有用lambda表达式，主要为了和第二种对比）

/*
        终止线程的方法1：自然死亡
    */
    public class Status implements Runnable{
        
        @Override
        public void run() {
        
            for (int i=0; i<20; i++){
        
                System.out.println("studying");
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            Status s = new Status();
            new Thread(s).start();
        }
    }

/*
        终止线程的方法2：外部控制
    */
    public class Status implements Runnable{
        
        //1.加入状态变量
        private boolean flag = true;
        @Override
        //2.关联状态变量
        public void run() {
        
            while (flag){
        
                System.out.println("studying");
            }
        }
        //3.对外提供状态变量改变方法
        public void terminate() {
        
            this.flag = false;
        }
        public static void main(String[] args) {
        
            Status s = new Status();//1.新生
            new Thread(s).start();//2.就绪，随后进入运行
            //无人为阻塞
            for (int i=0; i<100000; i++){
        
                if (i==80000){
        
                    s.terminate();//3.终止
                    System.out.println("结束");
                }
            }
        }
    }

# 三、阻塞状态详解 #

上面的内容，线程的五大状态里，其他四种都比较简单，创建对象的新生态、start开始的就绪态、cpu调度之后进入的运行态，以及正常结束或者外加干预导致的死亡态。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjA5Mjc4Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

#### 3.1 sleep() ####

*  sleep(时间)指定当前线程阻塞的毫秒数：
 *  sleep存在异常：InterruptException；
 *  sleep时间到了之后线程进入就绪状态；
 *  sleep可以模拟网络延时、倒计时等；
 *  **每一个对象都有一个无形的锁，sleep不会释放锁**。（也就是我们说过的，抱着资源睡觉，这个特点对比wait）

前面用[线程模拟抢票的网络延时][Link 1]，已经做过示例，就是用sleep设置线程阻塞的时间，达到网络延时的效果，让那个同步问题更容易显现出来。

我们再用[龟兔赛跑][Link 1]的例子修改一下，前面兔子和乌龟都是一样各自跑，这次让兔子骄傲的爱睡觉，每隔一段路就睡一段时间。

public class Racer2 implements Runnable{
        
        private String winner;
        @Override
        public void run() {
        
            for (int dis=1; dis<=100; dis++){
        
                String role = Thread.currentThread().getName();
                //模拟兔子睡觉
                if (dis%10==0 && role.equals("兔子")){
        
                    try {
        
                        Thread.sleep(500);//睡
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println(role + " 跑了 " + dis);
                //每走一步，判断是否比赛结束
                if (gameOver(dis))break;
            }
        }
    
        public boolean gameOver(int dis){
        
            if (winner != null){
        
                return true;
            } else if (dis == 100){
        
                winner = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println("获胜者是 "+winner);
                return true;
            }
            return false;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            Racer2 racer = new Racer2();//1.创建实现类
            new Thread(racer,"兔子").start();//2.创建代理类并start
            new Thread(racer,"乌龟").start();
        }
    }

这里面：

Thread.sleep(500);//睡

就是让线程进入**阻塞状态**，并且 500 ms 后，自动进入**就绪状态**，由 cpu 调度适时重新运行。

也可以利用 sleep 模拟倒计时，不涉及多个线程，所以直接在主线程里面，主方法里写内容就可以，也不用run什么，直接调用sleep设置阻塞时间。

public class SleepTime {
        
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            int num = 10;
            while (num>=0){
        
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(num--);
            }
        }
    }

这就会完成10-0 的倒计时。

更花哨一点，用 Dateformat 和 Date 实现时间的显示：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
        //获取十秒后的时间，然后倒计时
        Date endTime = new Date(System.currentTimeMillis()+1000*10);
        //干预线程的结束
        long end = endTime.getTime();
        DateFormat format = new SimpleDateFormat("mm:ss");
        while (true) {
        
            System.out.println(format.format(endTime));
            Thread.sleep(1000);
            endTime = new Date(endTime.getTime() - 1000);//-1s
            if (end-10000 > endTime.getTime()){
        
                break;
            }
        }
    }

#### 3.2 wait() && notify() ####

和 sleep() 不同，wait() 方法和 notify() 搭配，可以互相搭配，一个经典的的使用场景以及介绍是在生产者-消费者模型中：

[生产者消费者模型详解][Link 2]

#### 3.3 yield() ####

**礼让线程**，让当前正在执行的线程暂停，**不阻塞线程**，而是**直接将线程从运行状态转入就绪状态**，让cpu调度器重新调度。

用法和 sleep 是一样的，也是一个静态方法，调用起来的效果比 sleep 弱。

这是因为，礼让之余，还有 cpu 的调度在影响顺序，所以**无法保证达到线程切换的效果**， cpu 还是可能调用当前的线程。

#### 3.4 join() ####

join 合并线程，待此线程执行完成后，再执行其他线程。也就是说，**阻塞其他的所有线程**，所以其实应该是**插队线程**，所以 join 应该翻译成加入，插入？。

不同于 sleep 和 yield 方法，join 不是静态方法，是一个普通方法，要通过一个具体的 Thread 对象才能调用 join。

public class JoinDemo {
        
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            Thread t = new Thread(() -> {
        
                for (int i=0; i<100; i++){
        
                    System.out.println("myThread is joining" + i);
                }
            });
    
            t.start();
    
            for (int i=0; i<100; i++){
        
                if (i == 50){
        
                    t.join();//插队，此时主线程不能执行，而要执行 t
                }
                System.out.println("main is running" + i);
            }
        }
    }

执行结果可以看出来，等到主线程执行到 i = 50后，t 线程完全执行，直到结束，才继续执行 main 线程。

（当然，在 i = 50 之前，是不确定的，cpu 给两个线程的安排）

join 的最重要的部分，就是**插队可以保证，这个线程自己一定会先执行完**，这是在很多地方需要的逻辑。

# 四、利用枚举变量监控线程状态 #

回过头看线程的状态转换图：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjA5Mjc4Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
新生态、死亡态、除了阻塞内部，其他都已经进行了练习，其中，就绪态到运行态之间是不由程序员控制的，所以 java 给这两个状态了一个统一的名称叫 Runnable（不要和Runnable接口搞混）。

java jdk 里面对于线程状态的区分：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjA5Mjc4Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

1.  **NEW** 对应没有 Started 的线程，对应新生态；
2.  **RUNNABLE**，对于就绪态和运行态的合称；
3.  **BLOCKED,WAITING,TIMED\_WAITING**三个都是阻塞态：
    
     *  sleep 和 join 称为WAITING,TIMED\_WAITING（设置了时间的话）；
     *  wait 和 IO 流阻塞称为BLOCKED。
4.  **TERMINATED** 死亡态。

我们用一个 demo 观察一下状态的切换过程：

public class AllState {
        
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            //一个拥有阻塞的线程
            Thread t = new Thread(()->{
        
                for (int i=0; i<10; i++){
        
                    try {
        
                        Thread.sleep(200);//阻塞
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("........I am running.........");
                }
            });
    
            System.out.println(t.getState());//获取状态，此时应该是new
    
            t.start();
            System.out.println(t.getState());//获取状态，此时已经start
    
            //监控阻塞，设置结束条件为监控到 t 线程已经变成 Terminated
            while (!t.getState().equals(Thread.State.TERMINATED)){
        
                Thread.sleep(200);//主线程每200ms监控一次线程 t
                System.out.println(t.getState());
            }
        }
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjA5Mjc4Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]  
从输出结果可以看到，从 开始的 new 到 runnable（start后），到有线程执行了 running 的runnable，到阻塞的 timed\_waiting ，到恢复 runnable，到最终的结束 terminated。

Thread 还提供了线程数方法，可以计数，结束条件其实还可以改成对于线程数的判断，因为当 t 结束后，**线程数就只剩下主线程了**。

while (Thread.activeCount() != 1){
        
        System.out.println(Thread.activeCount());
        Thread.sleep(200);//主线程每200ms监控一次线程 t
        System.out.println(t.getState());
    }

然而，运行起来的时候输出显示的是 3 个线程：

引入了另一个问题，搜了一下，应该是控制台输出，也是一个线程被监控的。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjA5Mjc4Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221124/c31dcd79e0bd4097b086f31435f3b821.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjA5Mjc4Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20221124/bf1f535383504971bc05ec65d079617e.png
[Link 1]: https://blog.csdn.net/weixin_42092787/article/details/107960363
[Link 2]: https://blog.csdn.net/weixin_42092787/article/details/108095492
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjA5Mjc4Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20221124/993c2cb5b3044c85a2fa0c4fefc11e1f.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjA5Mjc4Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20221124/b4e411145bb54b4092d6c02d82d700b7.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjA5Mjc4Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]: /images/20221124/0d722bc6666942529cbe31183ccf257d.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MjA5Mjc4Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]: /images/20221124/8bb9ffb0b2dd4bc9a0928fc9b6f398c6.png