对Java线程状态的思考

Java中的线程状态

具体可参见java.lang.Thread.State枚举类。

1. 初始(NEW)：新创建了一个线程对象，但还没有调用start()方法。
2. 运行(RUNNABLE)：Java线程中将就绪（ready）和运行中（running）两种状态笼统的称为“运行”。线程对象创建后，其他线程(比如main线程）调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，等待被线程调度选中，获取CPU的使用权，此时处于就绪状态（ready）。就绪状态的线程在获得CPU时间片后变为运行中状态（running）。
3. 阻塞(BLOCKED)：表示线程阻塞于锁。
4. 等待(WAITING)：进入该状态的线程需要等待其他线程做出一些特定动作（通知或中断）。
5. 超时等待(TIMED_WAITING)：该状态不同于WAITING，它可以在指定的时间后自行返回。
6. 终止(TERMINATED)：表示该线程已经执行完毕。

Java线程的三种暂停状态：

• WAITING
• TIMED_WAITING
• BLOCKED

几种暂停方法的比较：

1. Thread.sleep(long millis)，当前执行线程调用此方法。出让CPU，但不释放锁资源。进入TIMED_WAITING，结束进入就绪状态
2. Thread.yield() ，当前执行线程调用此方法。出让CPU，但不释放锁资源。
3. Thread.join()/Thread.join(long millis)，当前执行线程调用其他线程的join方法，不释放锁资源。
4. Object.wait() ，当前线程调用对象的wait方法，当前线程释放锁资源，进入等待队列。依靠notify()/notifyAll()唤醒或者wait(long timeout) timeout时间到自动唤醒。
5. Object.notify() ，唤醒在此对象监视器(monitor)上等待的单个线程，选择是任意性的。
6. notifyAll()唤醒在此对象监视器(monitor)上等待的所有线程。
7. LockSupport.park()/LockSupport.parkNanos(long nanos) /LockSupport.parkUntil(long deadlines), 当前线程进入WAITING/TIMED_WAITING状态。对比wait方法，不需要获得锁就可以让线程进入WAITING/TIMED_WAITING状态，需要通过LockSupport.unpark(Thread thread)唤醒。

操作系统的进程状态

• New（创建）- 进程处于正在被创建的过程中。
• Ready（就绪）- 进程运行所需资源已经就绪，但是CPU还未运行该进程的指令。
• Running（运行）- CPU正在运行该进程的指令。
• Waiting（等待） - 进程此时无法运行，因为在等待某些资源就绪或等待某些事件发生。如等待键盘输入，磁盘访问请求，进程间通信消息，时间片轮转结束或者一个子进程执行结束。
• Terminated（终止） - 该进程执行完毕。

简易模式：

详细模型：

操作系统进程大致可分为两种实现方式：

• 由程序员自主创建、销毁、调度的用户态下的线程
• 直接由内核所管理、创建的内核线程。

用户线程：优势在于线程的切换不需要从用户态切换到内核态，但如果进程中的某一线程由于IO请求，导致线程阻塞，操作系统会直接阻塞整个进程。

内核线程：由内核（Kernel）进行创建调度，内核通过操作调度器（Scheduler）对线程进行调度。内核线程与用户态下的线程是一对一的关系。执行多线程的内核叫做多线程内核（Multi-Threads Kernel）。也就是我们现在常常对一个处理器的描述：如8核心16线程。

这里插一句题外话，多核心数也有可能带来相应的问题，同一进程的不同线程如果在不同的内核上，就会有内存共享的开销。

PS：讲的比较简单，感兴趣的朋友可以详细看一看《现代操作系统》中对进程、线程相关的描述。

Java线程在操作系统上的体现

Java虚拟机封装了对实际线程的处理。JDK1.2之前使用的自定义的用户线程，1.2及其之后使用的是基于操作系统的内核态线程模型。

封装后概念的差异性：

• 操作系统中的waiting 对应了Java线程中的三种状态（等待（waiting）、超时等待（time_waiting）、阻塞（blocked））
• Java线程的Runnable状态整合了操作系统线程的Ready与Running的状态。

参考

• Java线程的6种状态及切换(透彻讲解)

• Java线程和操作系统线程的关系

• Processes