[转载]java I/0阻塞时的线程状态问题

使用 Java 阻塞 I/O 模型读取数据,将会导致线程阻塞,线程将会进入休眠,从而让出 CPU 的执行权,直到数据读取完成。这个期间如果使用 jstack 查看线程状态,却可以发现Java 线程状态是处于 RUNNABLE,这就和上面说的存在矛盾,为什么会这样?

上面的矛盾其实是混淆了操作系统线程状态与 Java 线程状态。这里说的线程阻塞进入休眠状态,其实是操作系统层面线程实际状态。而我们使用 jstack 查看的线程状态却是 JVM 中的线程状态。

线程是操作系统中一种概念,Java 对其进行了封装,Java 线程本质上就是操作系统的中线程,其状态与操作系统的状态大致相同,但还是存在一些区别。

下面首先来看我们熟悉的 Java 线程状态。

Java 线程状态

Java 线程状态定义在 Thread.State 枚举中,使用 thread#getState 方法可以获取当前线程的状态。

可以看到Java 线程总共存在 6 中状态,分别为:

  • NEW(初始状态)
  • RUNNABLE(运行状态)
  • BLOCKED(阻塞状态)
  • WATTING(等待状态)
  • TIMED_WAITING(限时等待状态)
  • TERMINATED(终止状态)

NEW(初始状态)与 RUNNABLE(运行状态)

每个使用 new Thread() 刚创建出线程实例状态处于 NEW 状态,一旦调用 thread.start(),线程状态将会变成 RUNNABLE。

RUNNABLE(运行状态) 与 BLOCKED(阻塞状态)

RUNNABLE 状态的线程在进入由 synchronized修饰的方法或代码块前将会尝试获取一把隐式的排他锁,一旦获取不到,线程状态将会变成 BLOCKED,等待获取锁。一旦有其他线程释放这把锁,线程成功抢到该锁,线程状态就将会从 BLOCKED 转变为 RUNNABLE 状态。

RUNNABLE(运行状态) 与 WATTING(等待状态)

处于 WATTING 状态的线程将会一直处于无限期的等待状态,需要等待其他线程唤醒。总共存在三种方法将会使线程从 RUNNABLE 变成 WATTING。

Object#wait

线程在获取到 synchronized 隐式锁后,显示的调用 Object#wait()方法。这种情况下该线程将会让出隐式锁,一旦其他线程获取到该锁,且调用了 Object.notify() 或object.notifyAll(),线程将会唤醒,然后变成 RUNNABLE。

Thread#join

join方法是一种线程同步方法。假设我们在 main 方法中执行 Thread A.join() 方法,main 线程状态就会变成 WATTING。直到 A 线程执行完毕,main 线程才会再变成 RUNNABLE。

LockSupport#park()

LockSupport 是 JDK 并发包里重要对象,很多锁的实现都依靠该对象。一旦调用 LockSupport#park(),线程就将会变为 WATTING 状态。如果需要唤醒线程就需要调用 LockSupport#unpark,然后线程状态重新变为 RUNNABLE。

RUNNABLE(运行状态) 与 TIMED_WAITING(限时等待状态)

TIMED_WAITING 与 WATTING 功能一样,只不过前者增加限时等待的功能,一旦等待时间超时,线程状态自动变为 RUNNABLE。以下几种情况将会触发这种状态:

  • Thread#sleep(long millis)
  • 占有 synchronized 隐式锁的线程调用 Object.wait (long timeout) 方法
  • Thread#join (long millis)
  • LockSupport#parkNanos (Object blocker, long deadline)
  • LockSupport#parkUntil (long deadline)

RUNNABLE(运行状态)与 TERMINATED(终止状态)

线程一旦执行结束或者线程执行过程发生异常且未正常捕获处理,状态都将会自动变成 TERMINATED。

Java 线程 6 种状态看起来挺复杂的,但其实上面 BLOCKED,WATTING,TIMED_WAITING,都会使线程处于休眠状态,所以我们将这三类都归类为休眠状态。这么分类的话,Java 线程生命周期就可以简化为下图:

通用操作系统线程状态

上面讲完 Java 系统的线程状态,我们来看下通用操作系统的线程状态。操作系统线程状态可以分为初始状态,可运行状态,运行状态,休眠状态以及终止状态,如下图:

这 5 种状态详细情况如下:

  • 初始状态,这时候线程刚被创建,还不能分配 CPU 。
  • 可运行状态,线程等待系统分配 CPU ,从而执行任务。
  • 运行状态,操作系统将 CPU 分配给线程,线程执行任务。
  • 休眠状态,运行状态下的线程如果调用阻塞 API,如阻塞方式读取文件, 线程状态就将变成休眠状态。这种情况下,线程将会让出 CPU 使用权。休眠结束,线程状态将会先变成可运行状态。
  • 线程执行结束或者执行过程发生异常将会使线程进入终止状态,这个状态下线程使命已经结束。

对比两者线程状态

比较 Java 线程与操作系统线程,可以发现 Java 线程状态没有可运行状态。也就是说 Java 线程 RUNNABLE 状态包括了操作系统的可运行状态与运行状态。一个处于 RUNNABLE 状态 Java 线程,在操作系统层面状态可能为可运行状态,正在等待系统分配 CPU 使用权。

另外 Java 线程细分了操作系统休眠状态,分成了 BLOCKED,WATTING,TIMED_WAITING 三种。

当线程调用阻塞式 API,线程进入休眠状态,这里指的是操作系统层面的。从 JVM 层面,Java 线程状态依然处于 RUNNABLE 状态。JVM 并不关心操作系统线程实际状态。从 JVM 看来等待 CPU 使用权(操作系统线程状态为可运行状态)与等待 I/O (操作系统线程状态处于休眠状态)没有区别,都是在等待某种资源,所以都归入 RUNNABLE 状态。

其他 Java 线程状态与操作线程状态类似。

原文地址: 面试官:都说阻塞 I/O 模型将会使线程休眠,为什么 Java 线程状态却是 RUNNABLE?

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 216,470评论 6 501
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,393评论 3 392
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 162,577评论 0 353
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,176评论 1 292
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,189评论 6 388
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,155评论 1 299
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,041评论 3 418
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,903评论 0 274
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,319评论 1 310
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,539评论 2 332
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,703评论 1 348
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,417评论 5 343
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,013评论 3 325
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,664评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,818评论 1 269
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,711评论 2 368
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,601评论 2 353

推荐阅读更多精彩内容