1.疑惑：Java的线程究竟有几种状态？

在Java的并发编程技术中，经常会看到Java线程的状态迁移图。

• 有的这样画：

• 有的这样画：

• 有的这样画：

笔者刚接触Java时，看到形形色色的文章和图例，比较大的困扰是Java的线程究竟有几种状态？

2.探索1：官方文档

• 在Java8，Thread的状态定义在java.lang.Thread.State中。Java线程的状态有6种：

  • NEW
  • RUNNABLE
  • BLOCKED
  • WATING
  • TIMED_WAITING
  • TERMINATED

  详见：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Thread.State.html

• 在Java20(Java最新版本)，Thread的状态定义在java.lang.Thread.State中**。Java线程的状态依然是6种**。

详见：https://docs.oracle.com/en/java/javase/20/docs/api/java.base/java/lang/Thread.State.html

• 结论：从官方文档中看，Java线程的状态为6种：
  • NEW
  • RUNNABLE
  • BLOCKED
  • WATING
  • TIMED_WAITING
  • TERMINATED

3.探索2：JDK源码

• 在Java8中，Java线程状态位于java/lang/Thread.java的State枚举类：

• NEW：当Java线程处于此状态时，创建线程那一刻，线程的状态。

• RUNNABLE：当Java线程处于此状态时，JVM有可能去执行它(此处埋有伏笔)。

• BLOCKED：此状态，与synchronized、Object.wait强相关(后文代码演示)。

• WAITING：此状态与BLOCKED一样，与Object.wait、Thread.join等相关(后文代码演示)。

• TIMED_WAITING：与WAITING类似的一种状态，与Thread.sleep、Object.wait、Thread.join等有关(后文代码演示)。

• TERMINATED：终结态，没啥好说的。

4.思考：为什么对Java线程的状态描述不同?

• 无论从官方文档，还是JDK源码，都很容易看到Java线程只有6种状态。

• 那么，为什么各种资料中对Java线程的状态描述不同呢？

• 我认为，可能是视角不同：

  • 笔者在之前的文章中，分析过JVM启动时会产生多少线程，即我们到底在操作系统层面看线程，还是在JVM层面看线程。
  • 站在JVM层面，Java给Java程序猿看到创建Java线程、Java线程有6种状态等等概念。
  • 站在OS层面，JVM为了实现Java程序猿看到的Java线程，调用了pthread这类库，创建了OS层面的线程，OS层面的线程有一系列状态，此状态与Java线程的6种状态存在映射关系(本文不展开，下一篇笔者对照JVM源码详述)。
  • 因此，有的资料中试图同时表达JVM层面和OS层面的线程状态，就造成了描述不同。

• 结论：我们应该从JVM层面和OS层面分别理解Java线程状态，以及透彻理解两个层面的线程的对应关系。

5.深入：Java线程的状态如何迁移?

JDK源码中，对Java线程的状态迁移有明确地描述。但为了深入理解，我们有必要写一些示例代码，强化理解。

PS：实战中，很多问题就源于我们并不是真的理解这些状态迁移条件。

5.1.NEW、RUNNABLE、TIME_WAITING三态迁移

• 结论：
  • new Thread时，Java线程进入NEW状态
  • 调用start方法时，Java线程进入RUNNABLE状态
  • Java线程运行run方法体内一旦运行Thread.sleep方法，Java线程进入TIME_WAITING状态
  • 当Thread.sleep时间到，Java线程回到RUNNABLE状态
  • 其它说明：Object.wait、Thread.join等方法也可以触发RUNNABLE态迁移到TIME_WAITING态，读者可自行实验。

• 示例代码：
  • 第21行在MyThread构造函数中打印了线程状态、第9行在new MyThread后也打印了线程状态，目的是从这两处打印证明new Thread那一刻，Java线程处于NEW状态。
  • 第26行打印线程状态，为了证明第11行调用start方法后，Java线程进入RUNNABLE状态。
  • 第27~第31行调用Thread.sleep方法后，在第13~15行连续打印3次线程状态，为了证明调用Thread.sleep方法后，Java线程进入TIME_WAITING状态。
  • 第32行打印线程状态，为了证明Thread.sleep方法时间到后，Java线程回到RUNNABLE状态。

• 示例代码运行结果：与预期一致。

5.2.NEW、RUNNABLE、WAITING、BLOCKED、TERMINATED五态迁移

• 结论：
  • new Thread时，Java线程进入NEW状态
  • 调用start方法时，Java线程进入RUNNABLE状态
  • Java线程运行run方法体内一旦运行Object.wait方法，Java线程进入WAITING状态
  • 当另一个Java线程执行了Object.notify方法，Java线程进入RUNNABLE状态
  • 在Java线程从占有对象锁到失去对象锁到再次获得对象锁，即等待synchronized到重入synchronized块，Java线程还会经历BLOCKED态到RUNNABLE态的迁移(此处也有一处伏笔，需要解读JVM源码才能清晰，下篇文章详述)
  • 当Java线程执行完，Java线程进入TERMINATED状态
  • 其它说明：Object.wait、Thread.join等方法五态迁移，读者可自行实验。

• 示例代码：
  • 第15行为了证明Object.wait后，Java线程进入WAITING态
  • 第17行为了证明Object.notify后，Java线程进入BLOCKED态，再重入synchronized后进入RUNNABLE态
  • 第20行为了证明Java线程工作完成后，进入TERMINATED态

• 示例代码运行结果：与预期一致。

6.总结

• 本文通过Java官方文档和JDK源码，解读了Java线程有6种状态
• 本文又通过两段示例代码，验证了Java线程6种状态的迁移路径
• 本文遗留了一个模糊的问题：Java线程在重入synchronized时如何迁移到BLOCKED态？此问题需要分析JVM源码得到进一步验证结论