Java多线程 线程状态原理详解

介绍

Java中的线程可以并行执行多个代码块，既可提高程序执行效率，又可防止程序因某些阻塞造成“卡死”。

线程状态就是指线程在代码执行期间所处的不同运行状态，进而影响着线程的执行顺序及资源分配。在Java中，线程状态主要由以下5种状态组成：

• 新建状态（New）
• 就绪状态（Runnable）
• 阻塞状态（Blocked）
• 等待状态（Waiting）
• 死亡状态（Terminated）

下面我们将分别详细讲解这5种状态，以及这些状态间的转换关系。

新建状态（New）

当一个Thread类的实例被创建时，该实例处于新建状态（New）。此时，线程实例仅被创建，但尚未开始执行。具体代码如下：

Thread t = new Thread();

就绪状态（Runnable）

当一个线程实例被创建，且调用了start方法，此时线程将进入就绪状态（Runnable），等待执行。在该状态下，线程实例已经被加入当前进程的执行队列中，并与其他线程处于竞争状态，谁的优先级高，谁将被先执行。具体代码如下：

Thread t = new Thread();
t.start();

阻塞状态（Blocked）

线程在执行过程中，如果发现自身要访问的资源被占用，则会进入阻塞状态（Blocked）。此时，该线程将会进入“睡眠”状态，等待获取到需要访问的资源，才有可能被重新调度执行。当线程被阻塞时，会释放当前所持有的锁。以下示例代码演示阻塞状态的运行流程：

Thread t = new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        synchronized (this) {
            try {
                // 等待1000毫秒
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
});
t.start();

synchronized (t) {
    // 再次等待1000毫秒
    Thread.sleep(1000);
}

// 输出BLOCKED
System.out.println(t.getState());

上述代码中，线程t被加入了一个同步代码块，并在其中等待1000毫秒。接着，主线程又获取了该同步代码块的锁，并在同步代码块中等待1000毫秒，此时t被阻塞。最后，输出t的线程状态，其状态为BLOCKED。

等待状态（Waiting）

当线程处于等待状态（Waiting）时，此时线程需要等待其他线程执行结束或者持有锁的线程释放锁。一个线程在进入等待状态后，只有等待其他线程调用notify或notifyAll方法以通知该线程才能重新调度执行。以下示例演示等待状态的运行流程：

Thread t = new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        synchronized (this) {
            try {
                // 进入等待状态，并释放锁
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
});
t.start();

// 输出WAITING
System.out.println(t.getState());

// 等待线程被唤醒
synchronized (t) {
    t.notify();
}

在上述代码中，线程t被加入了一个同步代码块，并在其中进入等待状态，并释放锁。然后，输出t的线程状态，其状态为WAITING。接着，主线程在同步代码块中唤醒了t，此时t的状态将变为RUNNABLE。

死亡状态（Terminated）

当线程执行到run方法的末尾，或者在运行过程中出现了未捕获的异常，线程将会进入死亡状态（Terminated）。此时，线程实例已经被销毁，不能再次进入其他状态。以下示例代码演示了如何让线程进入死亡状态：

Thread t = new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Thread is running");
    }
});
t.start();

// 让主线程等待t线程执行完毕
t.join();

// 输出TERMINATED
System.out.println(t.getState());

在上述代码中，线程t被创建并启动，然后主线程调用了t.join()方法，等待t线程执行完毕。执行完毕后，输出t的状态，其状态被修改为TERMINATED。

总结

Java中的线程状态主要有5种状态，分别是新建状态（New）、就绪状态（Runnable）、阻塞状态（Blocked）、等待状态（Waiting）和死亡状态（Terminated）。这些状态间的转换是由JVM内部自动控制的，我们只需要专注于相应的业务代码中即可。