JAVA 线程状态及转化

线程状态图

说明
线程共包括以下5种状态。
1. 新建状态(New)         : 线程对象被创建后,就进入了新建状态。例如,Thread thread = new Thread()。
2. 就绪状态(Runnable): 也被称为“可执行状态”。线程对象被创建后,其它线程调用了该对象的start()方法,从而来启动该线程。例如,thread.start()。处于就绪状态的线程,随时可能被CPU调度执行。
3. 运行状态(Running) : 线程获取CPU权限进行执行。需要注意的是,线程只能从就绪状态进入到运行状态。
4. 阻塞状态(Blocked)  : 阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权,暂时停止运行。直到线程进入就绪状态,才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种:
    (01) 等待阻塞 -- 通过调用线程的wait()方法,让线程等待某工作的完成。
    (02) 同步阻塞 -- 线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用),它会进入同步阻塞状态。
    (03) 其他阻塞 -- 通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时,线程会进入到阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时,线程重新转入就绪状态。
5. 死亡状态(Dead)    : 线程执行完了或者因异常退出了run()方法,该线程结束生命周期。

 

1. wait(), notify(), notifyAll()等方法介绍

在Object.java中,定义了wait(), notify()和notifyAll()等接口。wait()的作用是让当前线程进入等待状态,同时,wait()也会让当前线程释放它所持有的锁。而notify()和notifyAll()的作用,则是唤醒当前对象上的等待线程;notify()是唤醒单个线程,而notifyAll()是唤醒所有的线程。

Object类中关于等待/唤醒的API详细信息如下:
notify()        -- 唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
notifyAll()   -- 唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
wait()                                         -- 让当前线程处于“等待(阻塞)状态”,“直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法”,当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)。
wait(long timeout)                    -- 让当前线程处于“等待(阻塞)状态”,“直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法,或者超过指定的时间量”,当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)。
wait(long timeout, int nanos)  -- 让当前线程处于“等待(阻塞)状态”,“直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法,或者其他某个线程中断当前线程,或者已超过某个实际时间量”,当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)。

2. 为什么notify(), wait()等函数定义在Object中,而不是Thread中

Object中的wait(), notify()等函数,和synchronized一样,会对“对象的同步锁”进行操作。

wait()会使“当前线程”等待,因为线程进入等待状态,所以线程应该释放它锁持有的“同步锁”,否则其它线程获取不到该“同步锁”而无法运行!
OK,线程调用wait()之后,会释放它锁持有的“同步锁”;而且,根据前面的介绍,我们知道:等待线程可以被notify()或notifyAll()唤醒。现在,请思考一个问题:notify()是依据什么唤醒等待线程的?或者说,wait()等待线程和notify()之间是通过什么关联起来的?答案是:依据“对象的同步锁”。

负责唤醒等待线程的那个线程(我们称为“唤醒线程”),它只有在获取“该对象的同步锁”(这里的同步锁必须和等待线程的同步锁是同一个),并且调用notify()或notifyAll()方法之后,才能唤醒等待线程。虽然,等待线程被唤醒;但是,它不能立刻执行,因为唤醒线程还持有“该对象的同步锁”。必须等到唤醒线程释放了“对象的同步锁”之后,等待线程才能获取到“对象的同步锁”进而继续运行。

总之,notify(), wait()依赖于“同步锁”,而“同步锁”是对象锁持有,并且每个对象有且仅有一个!这就是为什么notify(), wait()等函数定义在Object类,而不是Thread类中的原因。

 3. yield()介绍

yield()的作用是让步。它能让当前线程由“运行状态”进入到“就绪状态”,从而让其它具有相同优先级的等待线程获取执行权;但是,并不能保证在当前线程调用yield()之后,其它具有相同优先级的线程就一定能获得执行权;也有可能是当前线程又进入到“运行状态”继续运行!

4. yield() 与 wait()的比较

我们知道,wait()的作用是让当前线程由“运行状态”进入“等待(阻塞)状态”的同时,也会释放同步锁。而yield()的作用是让步,它也会让当前线程离开“运行状态”。它们的区别是:
(01) wait()是让线程由“运行状态”进入到“等待(阻塞)状态”,而不yield()是让线程由“运行状态”进入到“就绪状态”。
(02) wait()是会线程释放它所持有对象的同步锁,而yield()方法不会释放锁。

// YieldLockTest.java 的源码
public class YieldLockTest{ 

    private static Object obj = new Object();

    public static void main(String[] args){ 
        ThreadA t1 = new ThreadA("t1"); 
        ThreadA t2 = new ThreadA("t2"); 
        t1.start(); 
        t2.start();
    } 

    static class ThreadA extends Thread{
        public ThreadA(String name){ 
            super(name); 
        } 
        public void run(){ 
            // 获取obj对象的同步锁
            synchronized (obj) {
                for(int i=0; i <10; i++){ 
                    System.out.printf("%s [%d]:%d\n", this.getName(), this.getPriority(), i); 
                    // i整除4时,调用yield
                    if (i%4 == 0)
                        Thread.yield();
                }
            }
        } 
    } 
}

(某一次)运行结果

t1 [5]:0
t1 [5]:1
t1 [5]:2
t1 [5]:3
t1 [5]:4
t1 [5]:5
t1 [5]:6
t1 [5]:7
t1 [5]:8
t1 [5]:9
t2 [5]:0
t2 [5]:1
t2 [5]:2
t2 [5]:3
t2 [5]:4
t2 [5]:5
t2 [5]:6
t2 [5]:7
t2 [5]:8
t2 [5]:9

结果说明
主线程main中启动了两个线程t1和t2。t1和t2在run()会引用同一个对象的同步锁,即synchronized(obj)。在t1运行过程中,虽然它会调用Thread.yield();但是,t2是不会获取cpu执行权的。因为,t1并没有释放“obj所持有的同步锁”!

5. sleep()介绍

sleep() 定义在Thread.java中。
sleep() 的作用是让当前线程休眠,即当前线程会从“运行状态”进入到“休眠(阻塞)状态”。sleep()会指定休眠时间,线程休眠的时间会大于/等于该休眠时间;在线程重新被唤醒时,它会由“阻塞状态”变成“就绪状态”,从而等待cpu的调度执行。

6. sleep() 与 wait()的比较

我们知道,wait()的作用是让当前线程由“运行状态”进入“等待(阻塞)状态”的同时,也会释放同步锁。而sleep()的作用是也是让当前线程由“运行状态”进入到“休眠(阻塞)状态”。
但是,wait()会释放对象的同步锁,而sleep()则不会释放锁。
下面通过示例演示sleep()是不会释放锁的。

// SleepLockTest.java的源码
public class SleepLockTest{ 

    private static Object obj = new Object();

    public static void main(String[] args){ 
        ThreadA t1 = new ThreadA("t1"); 
        ThreadA t2 = new ThreadA("t2"); 
        t1.start(); 
        t2.start();
    } 

    static class ThreadA extends Thread{
        public ThreadA(String name){ 
            super(name); 
        } 
        public void run(){ 
            // 获取obj对象的同步锁
            synchronized (obj) {
                try {
                    for(int i=0; i <10; i++){ 
                        System.out.printf("%s: %d\n", this.getName(), i); 
                        // i能被4整除时,休眠100毫秒
                        if (i%4 == 0)
                            Thread.sleep(100);
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        } 
    } 
}

主线程main中启动了两个线程t1和t2。t1和t2在run()会引用同一个对象的同步锁,即synchronized(obj)。在t1运行过程中,虽然它会调用Thread.sleep(100);但是,t2是不会获取cpu执行权的。因为,t1并没有释放“obj所持有的同步锁”!
注意,若我们注释掉synchronized (obj)后再次执行该程序,t1和t2是可以相互切换的。

posted @ 2017-03-20 11:24 Happy-Coder 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏