Java多线程之线程状态的迁移详解

前言

在Java中，线程是一种轻量级的进程，它可以在一段程序中同时执行多条指令。线程的状态随着执行过程中不断发生变化，本文将详细介绍线程状态的迁移，从而让读者更好地理解线程的运行机制。

线程状态

Java线程的状态可以分为以下几种:

• 新建状态(New): 当Java线程还没有启动时，它的状态是New。
• 运行状态(Runnable): 当Java线程正在运行时，它的状态是Runnable。
• 阻塞状态(Blocked): 当Java线程在处于Runnable状态时，被某些原因阻断了运行，那么该线程的状态就是Blocked。
• 等待状态(Waiting): 当Java线程正在等待另一个线程执行完成，它的状态是Waiting。
• 超时等待状态(Timed_waiting): 当Java线程需要等待一段时间部分I/O操作完成或超时，它的状态就是Timed_waiting。
• 终止状态(Terminated): 当Java线程执行完毕或发生异常终止时，它的状态就是Terminated。

线程状态迁移

Java线程的状态在运行过程中会发生改变，以下是Java线程状态的一些典型转换：

1. 新建状态 -> 运行状态：使用start()方法启动线程，就会将该线程的状态从New变为Runnable。

public class TestThread extends Thread {
    public void run() {
        System.out.println("线程正在运行...");
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread t = new TestThread();
        t.start();
    }
}

1. 运行状态 -> 阻塞状态：当Java线程在执行过程中，被另外一个线程调用了sleep()、join()或wait()方法使线程进入等待状态时，该线程的状态由Runnable变为Blocked。

public class TestThread extends Thread {
    public void run() {
        System.out.println("线程开始运行...");
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread t = new TestThread();
        t.start();
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("执行结束...");
    }
}

1. 阻塞状态 -> 运行状态：当一个处于阻塞状态的线程被sleep()、join()或wait()方法中的某一个条件满足时，该线程就会从Blocked状态变为Runnable状态，直到获取到了CPU时间片，再次开始执行。

public class TestThread extends Thread {
    public synchronized void run() {
        System.out.println("线程开始运行...");
        try {
            wait(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread t = new TestThread();
        t.start();
        synchronized (t) {
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            t.notify();
        }
        System.out.println("执行结束...");
    }
}

4. 运行状态 -> 等待状态/超时等待状态：当Java线程在运行过程中，调用了wait()、join()或sleep()方法，在指定时间内没有取得响应时，线程的状态由Runnable变为Waiting或Timed_waiting状态。

```java
public class TestThread extends Thread {
    public synchronized void run() {
        System.out.println("线程开始运行...");
        try {
            wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread t = new TestThread();
        t.start();
        synchronized (t) {
            System.out.println("等待2秒钟...");
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            t.notify();
        }
        System.out.println("执行结束...");
    }
}

5. 等待状态/超时等待状态 -> 运行状态：当一个处于等待状态或超时等待状态的线程被notify()或notifyAll()方法唤醒时，线程的状态由Waiting或Timed_waiting变为Runnable状态。

```java
public class TestThread extends Thread {
    public synchronized void run() {
        System.out.println("线程开始运行...");
        try {
            wait();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("线程重新获得CPU时间片...");
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread t = new TestThread();
        t.start();
        synchronized (t) {
            System.out.println("等待2秒钟...");
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            t.notify();
        }
        System.out.println("执行结束...");
    }
}

6. 运行状态 -> 终止状态：当Java线程执行完毕或发生异常时，线程的状态由Runnable变为Terminated状态。

```java
public class TestThread extends Thread {
    public void run() {
        System.out.println("线程开始运行...");
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread t = new TestThread();
        t.start();
        System.out.println("线程执行结束...");
    }
}

总结

线程的状态随着运行过程中不断发生改变，本文讲解了线程状态的迁移过程，并给出了多个示例代码，希望读者能够更深刻地理解Java线程的运行机制。