在這篇文章中，我們來聊一下線程的生命周期。

文章目錄

概述
作業系統中的線程生命周期
Java中的線程生命周期
Java線程狀态轉換
- 運作狀态和阻塞狀态之間的轉換
- 運作狀态和無時限等待狀态的切換
- 運作狀态和有時限等待狀态的切換
- 初始化狀态和運作狀态的切換
- 運作狀态和終止狀态的切換
- - 手動終止線程
使用jstack檢視多線程狀态

概述

線程是作業系統中的一個概念，在Java中，它是實作并發程式的主要手段。

Java中的線程，本質上就是作業系統中的線程。

作業系統中的線程有“生老病死”，專業說法就是生命周期，雖然不同的開發語言對于作業系統的線程做了不同的封裝，但是對于線程生命周期來說，基本上是大同小異的。

我們在學習線程的生命周期時，隻要能了解生命周期中各個節點的狀态轉換機制就可以了。

作業系統中的線程生命周期

作業系統中的線程有5種狀态，可以用下面的圖進行描述，該圖也被稱為五态模型。

Java并發程式設計實戰（5）- 線程生命周期概述作業系統中的線程生命周期Java中的線程生命周期Java線程狀态轉換使用jstack檢視多線程狀态

線程的五種狀态描述如下：

初始狀态。這是指線程已經被建立，但是還不允許配置設定CPU執行。這個狀态屬于程式設計語言特有的，也就是說，這裡所謂的被建立，僅僅是在程式設計語言層面上被建立，在作業系統層面上，線程是還沒有被建立的。
可運作狀态。這是指線程可以配置設定CPU執行。在這個狀态下，作業系統已經建立了線程，正在等待配置設定CPU。
運作狀态。這是指CPU有空閑，作業系統将其配置設定給一個處于可運作狀态的線程，被配置設定到CPU的線程，就可以正常執行線程中的邏輯了。
休眠狀态。這是指處于運作狀态的線程調用了一個阻塞API或者等待某個事件。在休眠狀态下，線程會釋放CPU使用權，處于休眠狀态的線程，是永遠沒有機會獲得CPU使用權的。當等待的事件出現了，線程就會從休眠狀态轉換到可運作狀态，等待CPU重新配置設定。
終止狀态。這是指線程執行完成或者抛出異常。終止狀态的線程不會切換到其他任何狀态，這也意味着進行終止狀态的線程的生命周期結束了。

Java中的線程生命周期

Java中的線程生命周期，基于作業系統的線程生命周期進行了定制，它包括六種狀态：

NEW（初始化狀态）
RUNNABLE（可運作/運作狀态）
BLOCKED（阻塞狀态）
WAITING（無時限等待）
TIMED_WAITING（有時限等待）
TERMINATED（終止狀态）

Java中的線程生命周期可以用下圖來描述。

Java并發程式設計實戰（5）- 線程生命周期概述作業系統中的線程生命周期Java中的線程生命周期Java線程狀态轉換使用jstack檢視多線程狀态

和作業系統線程生命周期相比，Java中的線程生命周期主要有以下2個改動：

Java線程中對可運作狀态和運作狀态進行了合并。
Java線程中的休眠狀态被細化為：阻塞狀态、無時限等待和有時限等待。

Java線程狀态轉換

Java線程狀态中的阻塞、無時限等待和有時限等待可以了解為線程導緻休眠狀态的三種原因，我們來看一下這些狀态之間是怎麼轉換的。

運作狀态和阻塞狀态之間的轉換

在Java中，隻有一種情況會出現這種狀态轉換：線程等待synchronized隐式鎖。synchronized修飾的方法、代碼塊同一時刻隻允許一個線程執行，其他線程隻能等待，在這種情況下，等待的線程會從運作狀态轉換到阻塞狀态，而當等待的線程獲得synchronized鎖後，狀态會從阻塞狀态轉換為運作狀态。

線程調用阻塞式API時，會切換到阻塞狀态嗎？

在作業系統層面，線程是會切換到休眠狀态的，但是在JVM層面，Java線程的狀态不會切換，也就說Java線程依然是運作狀态。JVM不關心作業系統排程相關的狀态。在JVM看來，等待CPU使用權和等待I/O沒有差別，都是在等待某個資源，是以都屬于可運作/運作狀态。

我們平時說的Java調用阻塞式API時，線程會被阻塞，我們指的是作業系統線程狀态，而不是Java線程狀态，這一點需要厘清楚。

運作狀态和無時限等待狀态的切換

以下三種情況會觸發運作狀态和無時限等待狀态的切換。

獲得synchronized鎖的線程，調用了無參數的Object.wait()方法。
調用無參數的Thread.join()方法。
調用LockSupport.park()方法。

運作狀态和有時限等待狀态的切換

有時限等待和無時限等待的主要差別，在于觸發條件中添加了逾時參數。

以下五種情況會觸發運作狀态和有時限等待狀态的切換。

調用帶逾時參數的Thread.sleep(long millis)方法。
獲得synchronized鎖的線程，調用帶逾時參數的Object.wait(long timeout)方法。
調用帶逾時參數的Thread.join(long millis)方法。
調用帶逾時參數的LocakSupport.parkNanos(Object blocker, long deadline)方法。
調用帶逾時參數的LockSupport.parkUntil(long deadlinie)方法。

初始化狀态和運作狀态的切換

Java剛建立出來的Thread對象就是初始化狀态，有兩種可以建立線程的方法：

繼承Thread類
實作Runnable接口

初始化狀态的線程，并不會被作業系統排程，是以不會被執行。在調用線程對象的start()方法後，線程就會從初始化狀态切換到運作狀态。

運作狀态和終止狀态的切換

線程在以下兩種情況時會自動切換到終止狀态：

正常執行完run()方法
run()方法中抛出異常

手動終止線程

我們有2種方法終止線程：

調用stop()方法
調用interrupt()方法

我們不推薦使用stop()方法，在JDK中，它已經被标記為Deprecated。我們推薦使用interrupt()方法來終止線程。

stop()方法和interrupt()方法的差別：

stop()方法會直接殺死線程，不給線程喘息的機會，如果此時線程持有鎖，那麼這個鎖不會被釋放，其他線程也沒有辦法擷取這個鎖。
interrupt()方法隻是通知該線程，線程有機會執行一些後續操作，同時也可以無視這個通知。

被調用了interrupt()方法的線程，有以下2種方式接收通知：

異常，處于有時限等待或者無時限等待狀态的線程，在被調用interrupt()方法後，線程會傳回運作狀态，但同時會抛出InterruptedException。
主動監測，線程可以調用isInterrupted()方法，來判斷自己是不是被中斷了。

使用jstack檢視多線程狀态

在檢視了Java線程生命周期中的狀态以及狀态之間的切換後，我們來使用jstack來檢視一下真實運作的線程的狀态。

我們以一個死鎖的程式為例，來說明如何使用jstack。

我們在解釋互斥鎖和死鎖的時候，寫了一些死鎖示例，代碼如下。

public class BankTransferDemo {
	
	public void transfer(BankAccount sourceAccount, BankAccount targetAccount, double amount) {
		synchronized(sourceAccount) {
			synchronized(targetAccount) {
				if (sourceAccount.getBalance() > amount) {
					System.out.println("Start transfer.");
					System.out.println(String.format("Before transfer, source balance:%s, target balance:%s", sourceAccount.getBalance(), targetAccount.getBalance()));
					sourceAccount.setBalance(sourceAccount.getBalance() - amount);
					targetAccount.setBalance(targetAccount.getBalance() + amount);
					System.out.println(String.format("After transfer, source balance:%s, target balance:%s", sourceAccount.getBalance(), targetAccount.getBalance()));
				}
			}
		}
	}
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		BankAccount sourceAccount = new BankAccount();
		sourceAccount.setId(1);
		sourceAccount.setBalance(50000);
		
		BankAccount targetAccount = new BankAccount();
		targetAccount.setId(2);
		targetAccount.setBalance(20000);
		
		BankTransferDemo obj = new BankTransferDemo();
		
		Thread t1 = new Thread(() ->{
			for (int i = 0; i < 10000; i++) {
				obj.transfer(sourceAccount, targetAccount, 1);
			}
		});
		
		Thread t2 = new Thread(() ->{
			for (int i = 0; i < 10000; i++) {
				obj.transfer(targetAccount, sourceAccount, 1);
			}
		});
		
		t1.start();
		t2.start();
		
		t1.join();
		t2.join();
		
		System.out.println("Finished.");
	}

上述代碼在運作過程中，因為資源争搶的原因，最後會進入死鎖狀态，下面我們來看一下如何使用jstack來擷取具體資訊。

(base) ➜  ~ jstack -l 63044

請注意上述的

是運作的pid，運作程式多次産生的pid是不一樣的。

jstack的傳回結果如下。

2021-01-15 19:56:28
Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.251-b08 mixed mode):

"RMI TCP Accept-0" #14 daemon prio=9 os_prio=31 tid=0x00007fb1d80b6000 nid=0x5803 runnable [0x00007000059d8000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE
	at java.net.PlainSocketImpl.socketAccept(Native Method)
	at java.net.AbstractPlainSocketImpl.accept(AbstractPlainSocketImpl.java:409)
	at java.net.ServerSocket.implAccept(ServerSocket.java:545)
	at java.net.ServerSocket.accept(ServerSocket.java:513)
	at sun.management.jmxremote.LocalRMIServerSocketFactory$1.accept(LocalRMIServerSocketFactory.java:52)
	at sun.rmi.transport.tcp.TCPTransport$AcceptLoop.executeAcceptLoop(TCPTransport.java:405)
	at sun.rmi.transport.tcp.TCPTransport$AcceptLoop.run(TCPTransport.java:377)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"Attach Listener" #12 daemon prio=9 os_prio=31 tid=0x00007fb1db03d800 nid=0x3617 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"Thread-1" #11 prio=5 os_prio=31 tid=0x00007fb1db04e800 nid=0xa603 waiting for monitor entry [0x00007000057d2000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
	at com.concurrency.demo.BankTransferDemo.transfer(BankTransferDemo.java:8)
	- waiting to lock <0x000000076ab76ef0> (a com.concurrency.demo.BankAccount)
	- locked <0x000000076ab76f10> (a com.concurrency.demo.BankAccount)
	at com.concurrency.demo.BankTransferDemo.lambda$1(BankTransferDemo.java:38)
	at com.concurrency.demo.BankTransferDemo$$Lambda$2/1044036744.run(Unknown Source)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"Thread-0" #10 prio=5 os_prio=31 tid=0x00007fb1d896e000 nid=0xa703 waiting for monitor entry [0x00007000056cf000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
	at com.concurrency.demo.BankTransferDemo.transfer(BankTransferDemo.java:8)
	- waiting to lock <0x000000076ab76f10> (a com.concurrency.demo.BankAccount)
	- locked <0x000000076ab76ef0> (a com.concurrency.demo.BankAccount)
	at com.concurrency.demo.BankTransferDemo.lambda$0(BankTransferDemo.java:32)
	at com.concurrency.demo.BankTransferDemo$$Lambda$1/135721597.run(Unknown Source)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"Service Thread" #9 daemon prio=9 os_prio=31 tid=0x00007fb1de809000 nid=0x5503 runnable [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"C1 CompilerThread3" #8 daemon prio=9 os_prio=31 tid=0x00007fb1df80a800 nid=0x3b03 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"C2 CompilerThread2" #7 daemon prio=9 os_prio=31 tid=0x00007fb1df80a000 nid=0x3a03 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"C2 CompilerThread1" #6 daemon prio=9 os_prio=31 tid=0x00007fb1df809000 nid=0x3e03 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"C2 CompilerThread0" #5 daemon prio=9 os_prio=31 tid=0x00007fb1df008800 nid=0x3803 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"Signal Dispatcher" #4 daemon prio=9 os_prio=31 tid=0x00007fb1de808800 nid=0x4103 runnable [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"Finalizer" #3 daemon prio=8 os_prio=31 tid=0x00007fb1d8810800 nid=0x3203 in Object.wait() [0x0000700004db1000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
	at java.lang.Object.wait(Native Method)
	- waiting on <0x000000076ab08ee0> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
	at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:144)
	- locked <0x000000076ab08ee0> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
	at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:165)
	at java.lang.ref.Finalizer$FinalizerThread.run(Finalizer.java:216)

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"Reference Handler" #2 daemon prio=10 os_prio=31 tid=0x00007fb1d900b000 nid=0x3103 in Object.wait() [0x0000700004cae000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
	at java.lang.Object.wait(Native Method)
	- waiting on <0x000000076ab06c00> (a java.lang.ref.Reference$Lock)
	at java.lang.Object.wait(Object.java:502)
	at java.lang.ref.Reference.tryHandlePending(Reference.java:191)
	- locked <0x000000076ab06c00> (a java.lang.ref.Reference$Lock)
	at java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(Reference.java:153)

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"main" #1 prio=5 os_prio=31 tid=0x00007fb1db809000 nid=0x1003 in Object.wait() [0x000070000408a000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
	at java.lang.Object.wait(Native Method)
	- waiting on <0x000000076ab770c0> (a java.lang.Thread)
	at java.lang.Thread.join(Thread.java:1252)
	- locked <0x000000076ab770c0> (a java.lang.Thread)
	at java.lang.Thread.join(Thread.java:1326)
	at com.concurrency.demo.BankTransferDemo.main(BankTransferDemo.java:45)

   Locked ownable synchronizers:
	- None

"VM Thread" os_prio=31 tid=0x00007fb1db821000 nid=0x4c03 runnable

"GC task thread#0 (ParallelGC)" os_prio=31 tid=0x00007fb1db809800 nid=0x1f07 runnable

"GC task thread#1 (ParallelGC)" os_prio=31 tid=0x00007fb1d8008800 nid=0x1b03 runnable

"GC task thread#2 (ParallelGC)" os_prio=31 tid=0x00007fb1db009000 nid=0x1d03 runnable

"GC task thread#3 (ParallelGC)" os_prio=31 tid=0x00007fb1db009800 nid=0x2a03 runnable

"GC task thread#4 (ParallelGC)" os_prio=31 tid=0x00007fb1db00a000 nid=0x2c03 runnable

"GC task thread#5 (ParallelGC)" os_prio=31 tid=0x00007fb1db00a800 nid=0x2d03 runnable

"GC task thread#6 (ParallelGC)" os_prio=31 tid=0x00007fb1db80a000 nid=0x5203 runnable

"GC task thread#7 (ParallelGC)" os_prio=31 tid=0x00007fb1db00b800 nid=0x5003 runnable

"GC task thread#8 (ParallelGC)" os_prio=31 tid=0x00007fb1db00c000 nid=0x4f03 runnable

"GC task thread#9 (ParallelGC)" os_prio=31 tid=0x00007fb1d900a800 nid=0x4d03 runnable

"VM Periodic Task Thread" os_prio=31 tid=0x00007fb1d8028800 nid=0xa803 waiting on condition

JNI global references: 333


Found one Java-level deadlock:
=============================
"Thread-1":
  waiting to lock monitor 0x00007fb1db8270a8 (object 0x000000076ab76ef0, a com.concurrency.demo.BankAccount),
  which is held by "Thread-0"
"Thread-0":
  waiting to lock monitor 0x00007fb1db827158 (object 0x000000076ab76f10, a com.concurrency.demo.BankAccount),
  which is held by "Thread-1"

Java stack information for the threads listed above:
===================================================
"Thread-1":
	at com.concurrency.demo.BankTransferDemo.transfer(BankTransferDemo.java:8)
	- waiting to lock <0x000000076ab76ef0> (a com.concurrency.demo.BankAccount)
	- locked <0x000000076ab76f10> (a com.concurrency.demo.BankAccount)
	at com.concurrency.demo.BankTransferDemo.lambda$1(BankTransferDemo.java:38)
	at com.concurrency.demo.BankTransferDemo$$Lambda$2/1044036744.run(Unknown Source)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
"Thread-0":
	at com.concurrency.demo.BankTransferDemo.transfer(BankTransferDemo.java:8)
	- waiting to lock <0x000000076ab76f10> (a com.concurrency.demo.BankAccount)
	- locked <0x000000076ab76ef0> (a com.concurrency.demo.BankAccount)
	at com.concurrency.demo.BankTransferDemo.lambda$0(BankTransferDemo.java:32)
	at com.concurrency.demo.BankTransferDemo$$Lambda$1/135721597.run(Unknown Source)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

Found 1 deadlock.

我們從中可以看到線程的狀态有RUNNABLE，WAITING，BLOCKED，例如：

"Thread-0" #10 prio=5 os_prio=31 tid=0x00007fb1d896e000 nid=0xa703 waiting for monitor entry [0x00007000056cf000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
	at com.concurrency.demo.BankTransferDemo.transfer(BankTransferDemo.java:8)
	- waiting to lock <0x000000076ab76f10> (a com.concurrency.demo.BankAccount)
	- locked <0x000000076ab76ef0> (a com.concurrency.demo.BankAccount)
	at com.concurrency.demo.BankTransferDemo.lambda$0(BankTransferDemo.java:32)
	at com.concurrency.demo.BankTransferDemo$$Lambda$1/135721597.run(Unknown Source)
	at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

   Locked ownable synchronizers:
	- None

下面是死鎖的相關資訊：

Found one Java-level deadlock:
=============================
"Thread-1":
  waiting to lock monitor 0x00007fb1db8270a8 (object 0x000000076ab76ef0, a com.concurrency.demo.BankAccount),
  which is held by "Thread-0"
"Thread-0":
  waiting to lock monitor 0x00007fb1db827158 (object 0x000000076ab76f10, a com.concurrency.demo.BankAccount),
  which is held by "Thread-1"

從上面的描述中，我們可以清楚的看到2個線程在互相等待對方持有的鎖對象。

jstack是一個非常實用的工具，我會在後面找機會詳細的說明如何使用它已經其他相關工具。

Java并發程式設計實戰（5）- 線程生命周期概述作業系統中的線程生命周期Java中的線程生命周期Java線程狀态轉換使用jstack檢視多線程狀态

文章目錄

概述

作業系統中的線程生命周期

Java中的線程生命周期

Java線程狀态轉換

運作狀态和阻塞狀态之間的轉換

運作狀态和無時限等待狀态的切換

運作狀态和有時限等待狀态的切換

初始化狀态和運作狀态的切換

運作狀态和終止狀态的切換

手動終止線程

使用jstack檢視多線程狀态

繼續閱讀

關于Gradle配置的小結

Java小案例——随機數猜測随機數猜測

nginx location中斜線的位置的重要性

27 Best Free Eclipse Plug-ins for Java Developer to be ProductiveCode Quality PluginsText Editor PluginsDependency ManagementVersion Control Integration PluginsFramework Development Continuous Integration Related PluginsOther Utility Plugins

Java String.format方法的簡單使用

neo4j之cypher使用文檔

GitHub連夜封殺！這份阿裡 10W 字内部 Java 字面試手冊到底有多強？

spark/scala關于【資源檔案】加載方法概述外部檔案加載方案測試資源檔案打包入jar包中小結

mybatis_入門程式Mybatis入門

AOP程式設計_Android優雅權限架構(1)概念基礎，2021金三銀四前言正文大綱正文

Effective Java 8:通用程式設計

OOM三種類型

工廠模式-三種類型

【遞歸】高效率求2的n次幂

win10本地scala和spark安裝安裝scala安裝spark

scala (3) Function 和 Method