淺談JAVA 線程狀態中可能存在的一些誤區

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BLOCKED 和 WAITING 的區別

BLOCKED 和 WAITING 兩種狀態從結果上來看，都是線程暫停，不會占用 CPU 資源，不過還是有一些區別的

BLOCKED

等待 Monitor 鎖的阻塞線程的線程狀態，處於阻塞狀態的線程正在等待 Monitor 鎖進入 synchronized   Block 或者 Method ，或者在調用 Object.wait 後重新進入同步塊/方法。簡單的說，就是線程等待 synchronized 形式的鎖時的狀態

下面這段代碼中， t1 在等待 t0 的鎖釋放（synchronized代碼塊執行完成），那麼此時 t1 的狀態就是 BLOCKED 

Object lock = new Object();
Thread t0 = new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        synchronized (lock){
            System.out.println("t0 acquire lock success");
            try {
                Thread.sleep(10000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
});
t0.start();
Thread.sleep(100);
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        synchronized (lock){
            System.out.println("t1 acquire lock success");
        }
    }
});
t1.start();
Thread.sleep(100);
System.out.println("t0 state: "+t0.getState());
System.out.println("t1 state: "+t1.getState());
System.out.println("done.");

//output
t0 acquire lock success
t0 state: TIMED_WAITING
t1 state: BLOCKED
done.
t1 acquire lock success

WAITING

等待中的線程狀態，下面幾個方法的調用會導致線程進入 WAITING 狀態：

  • Object.wait()
  • Thread.join()
  • LockSupport.park()

WAITING 狀態中的線程在等待其他線程執行某些操作，比如在某個對象上調用 Object.wait() 的線程正在等待另一個線程在該對象上調用 Object.notify() 或 Object.notifyAll()。為 Thread.join() 的線程正在等待指定的線程停止。
下面這段代碼中，t0 在通過 synchronized 獲取瞭 lock 對象的鎖之後，進行瞭 wait 操作，導致 t0 進入 WAITING 狀態： 

Object lock = new Object();
Thread t0 = new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        synchronized (lock){
            System.out.println("t0 acquire lock success");
            try {
                lock.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
});
t0.start();
Thread.sleep(100);
System.out.println("t0 state: "+t0.getState());
System.out.println("done.");

//output
t0 acquire lock success
t0 state: WAITING
done.

區別

JAVA 中除瞭 synchronized Block/Method 的鎖，還提供瞭 JUC 下的鎖實現， juc.lock 下的鎖功能更強大。比如支持中斷，支持重入/非重入，公平/非公平等；但是 juc 下的鎖和 synchronized 的實現可是不太一樣的
比如下面這段代碼，同樣是等待鎖，可是和synchronized等待鎖的狀態還不一樣： 

ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
Thread t0 = new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        reentrantLock.lock();

        System.out.println("t0 acquire lock success");
        try {
            Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
});
t0.start();
Thread.sleep(100);
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        reentrantLock.lock();
        System.out.println("t1 acquire lock success");
    }
});
t1.start();
Thread.sleep(100);
System.out.println("t0 state: "+t0.getState());
System.out.println("t1 state: "+t1.getState());
System.out.println("done.");

//output
t0 acquire lock success
t0 state: TIMED_WAITING
t1 state: WAITING
done.

同樣是加鎖，在 JUC 的鎖實現下線程狀態不太一樣，所以在觀察線程狀態時，不止是 BLOCKED 的狀態才是等待鎖， WAITING/TIMEWAITING 的狀態仍然可能是等待鎖的狀態
不過 JUC 下的鎖實現，讓線程暫停/等待的核心方法還是 LockSupport.park ， jstack 對於 PARKING 形式的 WAITING 會有標註，所以在線程 stack 時還是能一眼看出來的：

//這裡顯示瞭等待類型
“Thread-0” #11 prio=5 os_prio=31 tid=0x00007f9308110000 nid=0x5c03 waiting on condition [0x0000700007fc3000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (parking)//這裡雖然是WAITING，但還是標註瞭是parking類型的
        at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)

而 synchronized 形式的鎖在 jstack 下的輸出會有所區別：

//這裡顯示瞭等待類型為monitor
“Thread-1” #12 prio=5 os_prio=31 tid=0x00007f833d919800 nid=0x5a03 waiting for monitor entry [0x00007000035af000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)//這裡是BLOCKED狀態，同時顯示瞭monitor的歸屬

所以在觀察線程狀態時，需要註意Object.wait()這種WAITING和juc下鎖導致的WAITING的區別

RUNNABLE 真的是 RUNNABLE 嗎？

下面是一段 jstack 輸出的例子，該線程現在正在執行 socketRead0 方法(Native)，並且是 RUNNABLE 狀態

“RMI TCP Connection(2)-192.xxx.xx.xx” daemon prio=6 tid=0x000000000a3e8800 nid=0x158e50 runnable [0x000000000adbe000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
at java.net.SocketInputStream.socketRead0(Native Method)
at java.net.SocketInputStream.read(Unknown Source)
at java.net.SocketInputStream.read(Unknown Source)
at java.io.BufferedInputStream.fill(Unknown Source)
at java.io.BufferedInputStream.read(Unknown Source)
– locked (0x00000007ad784010) (a java.io.BufferedInputStream)
at java.io.FilterInputStream.read(Unknown Source)
at sun.rmi.transport.tcp.TCPTransport.handleMessages(Unknown Source)
at sun.rmi.transport.tcp.TCPTransport$ConnectionHandler.run0(Unknown Source)
at sun.rmi.transport.tcp.TCPTransport$ConnectionHandler.run(Unknown Source)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(Unknown Source)
at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(Unknown Source)
at java.lang.Thread.run(Unknown Source)

但其實這裡的 RUNNABLE 隻是 JAVA 層面的線程狀態，在操作系統或進程角度來看，該線程還是 WAITING 的狀態； SocketInputStream 是一個 BIO 的實現，當沒有收到數據（或者說沒有準備好可讀的數據）時會發生阻塞，可這個阻塞在JAVA線程狀態裡是 RUNNABLE 的狀態，不過他並不會占用用戶態的 CPU 時間片，內核在接受到數據後會結束這個阻塞

參考

Threads stuck in java.net.SocketInputStream.socketRead0

到此這篇關於淺談JAVA 線程狀態中可能存在的一些誤區的文章就介紹到這瞭,更多相關JAVA 線程狀態內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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