『聚合』 Java面试必考题之线程的生命周期，结合源码，透彻讲解!

写在开头

在前面的几篇博客里，我们学习了Java的多线程，包括线程的作用、创建方式、重要性等，那么今天我们就要正式踏入线程，去学习更加深层次的知识点了。

第一个需要学的就是线程的生命周期，也可以将之理解为线程的几种状态，以及互相之间的切换，这几乎是Java多线程的面试必考题，每一年都有大量的同学，因为这部分内容回答不够完美而错过高薪，今天我们结合源码，好好来聊一聊。

线程的生命周期

所谓线程的生命周期，就是从它诞生到消亡的整个过程，而不同的编程语言，对线程生命周期的封装是不同的，在Java中线程整个生命周期被分为了六种状态，我们下面就来一起学习一下。

线程的6种状态

对于Java中线程的状态划分，我们其实要从两个方面去看，一是JVM层面，这是我们程序运行的核心，另一层面是操作系统层面，这是我们JVM能够运行的核心。为了更直观的分析，build哥列了一个对比图：

在操作系统层面，对于RUNNABLE状态拆分为（READY、RUNNING），那为什么在JVM层面没有分这么细致呢？

这是因为啊，在当下时分多任务操作系统架构下，线程的驱动是通过获取CPU时间片，而每个时间片的间隔非常之短（10-20ms），这就意味着一个线程在cpu上运行一次的时间在0.01秒，随后CPU执行权就会发生切换，在如此高频的切换下，JVM就没必要去区分READY和RUNNING了。

在Java的源码中也可以看到，确实只分了6种状态：

【源码解析1】

// Thread.State 源码
public enum State {
	//省略了每个枚举值上的注释
    NEW,
    RUNNABLE,
    BLOCKED,
    WAITING,
    TIMED_WAITING,
    TERMINATED;
}

NEW（初始化状态）

我们通过new一个Thread对象，进行了初始化工作，这时的线程还没有被启动。

【代码示例1】

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //lambda 表达式
        Thread thread = new Thread(() -> {});
        System.out.println(thread.getState());
    }
}
//执行结果：NEW

我们通过thread.getState()方法去获得当前线程所处在的状态，此时输出为NEW。

RUNNABLE（可运行状态）

对于这种状态的描述，我们来看一下Thread源码中如何说的：

/**
 * Thread state for a runnable thread. A thread in the runnable
 * state is executing in the Java virtual machine but it may
 * be waiting for other resources from the operating system
 * such as processor.
 */

大致意思是线程处于RUNNABLE状态下，代表它可能正处于运行状态，或者正在等待CPU资源的分配。

那么我们怎样从NEW状态变为RUNNABLE呢？答案很简单，我们只需要调用start()方法即可！

【代码示例2】

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //lambda 表达式
        Thread thread = new Thread(() -> {});
        thread.start();
        System.out.println(thread.getState());
    }
}
//执行结果：RUNNABLE

BLOCKED（阻塞状态）

当线程线程进入 synchronized 方法/块或者调用 wait 后（被 notify）重新进入 synchronized 方法/块，但是锁被其它线程占有，这个时候线程就会进入 BLOCKED（阻塞）状态。这时候只有等到锁被另外一个线程释放，重新获取锁后，阻塞状态解除！

WAITING（无限时等待）

当通过代码将线程转为WAITING状态后，这种状态不会自动切换为其他状态，是一种无限时状态，直到整个线程接收到了外界通知，去唤醒它，才会从WAITING转为uRUNNABLE。
调用下面这 3 个方法会使线程进入等待状态：

Object.wait()：使当前线程处于等待状态直到另一个线程唤醒它；
Thread.join()：等待线程执行完毕，底层调用的是 Object 的 wait 方法；
LockSupport.park()：除非获得调用许可，否则禁用当前线程进行线程调度。

TIMED_WAITING（有限时等待）

与WAITING相比，TIMED_WAITING是一种有限时的状态，可以通过设置等待时间，没有外界干扰的情况下，达到指定等待时间后，自动终止等待状态，转为RUNNABLE状态。
调用如下方法会使线程进入超时等待状态：

Thread.sleep(long millis)：使当前线程睡眠指定时间；
Object.wait(long timeout)：线程休眠指定时间，等待期间可以通过notify()/notifyAll()唤醒；
Thread.join(long millis)：等待当前线程最多执行 millis 毫秒，如果 millis 为 0，则会一直执行；
LockSupport.parkNanos(long nanos)：除非获得调用许可，否则禁用当前线程进行线程调度指定时间；
LockSupport.parkUntil(long deadline)：同上，也是禁止线程进行调度指定时间；

TERMINATED（终止状态）

线程正常执行结束，或者异常终止，会转变到 TERMINATED 状态。

线程状态的切换

上面的6种状态随着程序的运行，代码(方法)的执行，上下文的切换，也伴随着状态的转变。

NEW 到 RUNNABLE 状态

这一种转变比较好理解，我们通过new,初始化一个Thread对象后，这时就是处于线程的NEW状态，此时线程是不会获取CPU时间片调度执行的，只有在调用了start()方法后，线程彻底创建完成，进入RUNNABLE状态，等待操作系统调度执行！这种状态是NEW -> RUNNABLE的单向转变。

RUNNABLE 与 BLOCKED 的状态转变

synchronized 修饰的方法、代码块同一时刻只允许一个线程执行，其他线程只能等待，等待的线程会从 RUNNABLE 转变到 BLOCKED 状态，当等待的线程获得 synchronized 隐式锁时，就又会从 BLOCKED 转变到 RUNNABLE 状态。我们通过一段代码示例看一下：

【代码示例3】

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            testMethod();
        });
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            testMethod();
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

        System.out.println(thread1.getName()+":"+thread1.getState());
        System.out.println(thread2.getName()+":"+thread2.getState());
    }
    // 同步方法争夺锁
    private static synchronized void testMethod() {
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

输出：

Thread-0:RUNNABLE
Thread-1:BLOCKED

代码中在主线程中创建了2个线程，线程中都调用了同步方法，随后去启动线程，因为CPU的执行效率较高，还没阻塞已经完成的打印，所以大部分时间里会输出两线程均为RUNNABLE状态；

当CPU效率稍低时，就会呈现上述结果，thread1启动后进入RUNNABLE状态，并且获得了同步方法，这是thread2启动后，调用的同步方法锁已经被占用，它作为等待的线程会从 RUNNABLE 转变到 BLOCKED 状态，待到thread1同步方法执行完毕，释放synchronized锁后，thread2获得锁，从BLOCKED转为RUNNABLE状态。

RUNNABLE 与 WAITING 的状态转变

1、获得 synchronized 隐式锁的线程，调用无参数的 Object.wait() 方法，状态会从 RUNNABLE 转变到 WAITING；调用 Object.notify()、Object.notifyAll() 方法，线程可能从 WAITING 转变到 RUNNABLE 状态。

2、调用无参数的 Thread.join() 方法。join() 是一种线程同步方法，如有一线程对象 Thread t，当调用 t.join() 的时候，执行代码的线程的状态会从 RUNNABLE 转变到 WAITING，等待 thread t 执行完。当线程 t 执行完，等待它的线程会从 WAITING 状态转变到 RUNNABLE 状态。

3、调用 LockSupport.park() 方法，线程的状态会从 RUNNABLE 转变到 WAITING；调用 LockSupport.unpark(Thread thread) 可唤醒目标线程，目标线程的状态又会从 WAITING 转变为 RUNNABLE 状态。

RUNNABLE 与 TIMED_WAITING 的状态转变

这种与上面的很相似，只是在方法调用和参数上有细微差别，因为，TIMED_WAITING 和 WAITING 状态的区别，仅仅是调用的是超时参数的方法。
转变方法在上文中已经提到了，这里以sleep(time)为例，写一个测试案例：

【代码示例4】

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            testMethod();
        });
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
           // testMethod();
        });
        thread1.start();
        Thread.sleep(1000L);
        thread2.start();

        System.out.println(thread1.getName()+":"+thread1.getState());
        System.out.println(thread2.getName()+":"+thread2.getState());
    }
    // 同步方法争夺锁
    private static synchronized void testMethod() {
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

输出：

Thread-0:TIMED_WAITING
Thread-1:TERMINATED

这里面我们启动threa1后，让主线程休眠了1秒，这时thread1获得同步方法后，方法内部执行了休眠2秒的操作，因此它处于TIMED_WAITING状态，而thread2正常运行结束，状态处于TERMINATED（这个案例同样可以印证下面RUNNABLE到TERMINATED的转变）。

RUNNABLE 到 TERMINATED 状态

转变为TERMINATED状态，表明这个线程已经执行完毕，通常用如下几种情况：

线程执行完 run() 方法后，会自动转变到 TERMINATED 状态；
执行 run() 方法时异常抛出，也会导致线程终止；
Thread类的 stop() 方法已经不建议使用。

总结

今天关于线程的6种状态就讲到这里啦，这是个重点知识点，希望大家能够铭记于心呀！

结尾彩蛋

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