Java Sleep() 与 Wait()的机制原理与区别

一、线程的生命周期及五种基本状态

关于Java中线程的生命周期，首先看一下下面这张较为经典的图：

上图中基本上囊括了Java中多线程各重要知识点。掌握了上图中的各知识点，Java中的多线程也就基本上掌握了。主要包括：

Java线程具有五中基本状态

新建状态（New）：至今尚未启动的线程的状态。线程刚被创建，但尚未启动。如：Thread t = new MyThread();

就绪状态（Runnable）：当调用线程对象的start()方法（t.start();），线程即进入就绪状态。处于就绪状态的线程，只是说明此线程已经做好了准备，随时等待CPU调度执行，并不是说执行了t.start()此线程立即就会执行；

运行状态（Running）：当CPU开始调度处于就绪状态的线程时，此时线程才得以真正执行，即进入到运行状态。注：就绪状态是进入到运行状态的唯一入口，也就是说，线程要想进入运行状态执行，首先必须处于就绪状态中；

阻塞状态（Blocked）：处于运行状态中的线程由于某种原因，暂时放弃对CPU的使用权，停止执行，此时进入阻塞状态，直到其进入到就绪状态，才有机会再次被CPU调用以进入到运行状态。根据阻塞产生的原因不同，阻塞状态又可以分为三种：

1）等待阻塞---位于对象等待池中的阻塞状态（Blocked in object’s wait pool）：当线程处于运行状态时，如果执行了某个对象的wait()方法，Java虚拟机就会把线程放到这个对象的等待池中，这涉及到“线程通信”的内容。

2）同步阻塞 --位于对象锁池中的阻塞状态（Blocked in object’s lock pool）：当线程处于运行状态时，试图获得某个对象的同步锁时，如果该对象的同步锁已经被其他线程占用，Java虚拟机就会把这个线程放到这个对象的锁池中，这涉及到“线程同步”的内容。【线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)】

3）其他阻塞状态（Otherwise Blocked）：当前线程执行了sleep()方法，或者调用了其他线程的join()方法，或者发出了I/O请求时，就会进入这个状态。线程会进入到阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。

死亡状态（Dead）：线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

JVM线程运行状态 (JVM Thread Status)

在 java.lang.Thread.State 中定义了线程的状态：

RUNNABLE

可运行线程的线程状态。线程正在JVM中执行，有可能在等待操作系统中的其他资源，比如处理器。

BLOCKED

受阻塞并且正在等待监视器的某一线程的线程状态。处于受阻塞状态的某一线程正在等待监视器锁，以便进入一个同步的块/方法，或者在调用 Object.wait 之后再次进入同步的块/方法。
在Thread Dump日志中通常显示为 java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor) 。

WAITING

某一等待线程的线程状态。线程正在无期限地等待另一个线程来执行某一个特定的操作，线程因为调用下面的方法之一而处于等待状态：

不带超时的 Object.wait 方法，日志中显示为 java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
不带超时的 Thread.join 方法
LockSupport.park 方法，日志中显示为 java.lang.Thread.State: WAITING (parking)

TIMED_WAITING

指定了等待时间的某一等待线程的线程状态。线程正在等待另一个线程来执行某一个特定的操作，并设定了指定等待的时间，线程因为调用下面的方法之一而处于定时等待状态：

Thread.sleep 方法
指定超时值的 Object.wait 方法
指定超时值的 Thread.join 方法
LockSupport.parkNanos
LockSupport.parkUntil

TERMINATED

线程处于终止状态。

根据Java Doc中的说明，在给定的时间上，一个只能处于上述的一种状态之中，并且这些状态都是JVM的状态，跟操作系统中的线程状态无关。

JAVA虚拟机启动程序步骤：

（1） Main是启动时候的主线程，即程序入口

（2）在main函数结束后，虚拟机会自动启动一个DestroyJavaVM线程，该线程会等待所有user thread 线程结束后退出（即，只剩下daemon 线程和DestroyJavaVM线程自己，整个虚拟机就退出，此时daemon线程被终止），因此，如果不希望程序退出，只要创建一个非daemon的子线程，让线程不停的sleep即可。

线程的创建

Thread类，有一个start方法，即启动该线程。启动的线程会执行该类的run方法。注意：因为启动线程时要执行某个过程，因此，通常是需要重新实现run方法的

线程的结束

run模块执行完成主动退出，或者被其他线程强行终止。

通过jstack pid >1.txt

线程状态样例

等待状态样例

 "IoWaitThread" prio=6 tid=0x0000000007334800 nid=0x2b3c waiting on condition [0x000000000893f000]

   java.lang.Thread.State: WAITING (parking)

                at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)

                - parking to wait for  <0x00000007d5c45850> (a java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject)

                at java.util.concurrent.locks.LockSupport.park(LockSupport.java:156)

                at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer$ConditionObject.await(AbstractQueuedSynchronizer.java:1987)

                at java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque.takeFirst(LinkedBlockingDeque.java:440)

                at java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque.take(LinkedBlockingDeque.java:629)

                at com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadIoWaitState$IoWaitHandler2.run(ThreadIoWaitState.java:89)

                at java.lang.Thread.run(Thread.java:662)

上面例子中，IoWaitThread 线程保持等待状态并从 LinkedBlockingQueue 接收消息，如果 LinkedBlockingQueue 一直没有消息，该线程的状态将不会改变。

阻塞状态样例

"BLOCKED_TEST pool-1-thread-1" prio=6 tid=0x0000000006904800 nid=0x28f4 runnable [0x000000000785f000]

   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

                at java.io.FileOutputStream.writeBytes(Native Method)

                at java.io.FileOutputStream.write(FileOutputStream.java:282)

                at java.io.BufferedOutputStream.flushBuffer(BufferedOutputStream.java:65)

                at java.io.BufferedOutputStream.flush(BufferedOutputStream.java:123)

                - locked <0x0000000780a31778> (a java.io.BufferedOutputStream)

                at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:432)

                - locked <0x0000000780a04118> (a java.io.PrintStream)

                at sun.nio.cs.StreamEncoder.writeBytes(StreamEncoder.java:202)

                at sun.nio.cs.StreamEncoder.implFlushBuffer(StreamEncoder.java:272)

                at sun.nio.cs.StreamEncoder.flushBuffer(StreamEncoder.java:85)

                - locked <0x0000000780a040c0> (a java.io.OutputStreamWriter)

                at java.io.OutputStreamWriter.flushBuffer(OutputStreamWriter.java:168)

                at java.io.PrintStream.newLine(PrintStream.java:496)

                - locked <0x0000000780a04118> (a java.io.PrintStream)

                at java.io.PrintStream.println(PrintStream.java:687)

                - locked <0x0000000780a04118> (a java.io.PrintStream)

                at com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadBlockedState.monitorLock(ThreadBlockedState.java:44)

                - locked <0x0000000780a000b0> (a com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadBlockedState)

                at com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadBlockedState$1.run(ThreadBlockedState.java:7)

                at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.runTask(ThreadPoolExecutor.java:886)

                at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:908)

                at java.lang.Thread.run(Thread.java:662)

   Locked ownable synchronizers:

                - <0x0000000780a31758> (a java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$NonfairSync)

"BLOCKED_TEST pool-1-thread-2" prio=6 tid=0x0000000007673800 nid=0x260c waiting for monitor entry [0x0000000008abf000]

   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)

                at com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadBlockedState.monitorLock(ThreadBlockedState.java:43)

                - waiting to lock <0x0000000780a000b0> (a com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadBlockedState)

                at com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadBlockedState$2.run(ThreadBlockedState.java:26)

                at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.runTask(ThreadPoolExecutor.java:886)

                at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:908)

                at java.lang.Thread.run(Thread.java:662)

   Locked ownable synchronizers:

                - <0x0000000780b0c6a0> (a java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$NonfairSync)

"BLOCKED_TEST pool-1-thread-3" prio=6 tid=0x00000000074f5800 nid=0x1994 waiting for monitor entry [0x0000000008bbf000]

   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)

                at com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadBlockedState.monitorLock(ThreadBlockedState.java:42)

                - waiting to lock <0x0000000780a000b0> (a com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadBlockedState)

                at com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadBlockedState$3.run(ThreadBlockedState.java:34)

                at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.runTask(ThreadPoolExecutor.java:886

                at java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:908)

                at java.lang.Thread.run(Thread.java:662)

   Locked ownable synchronizers:

                - <0x0000000780b0e1b8> (a java.util.concurrent.locks.ReentrantLock$NonfairSync)

在上面的例子中，BLOCKED_TEST pool-1-thread-1 线程占用了 <0x0000000780a000b0> 锁，然而 BLOCKED_TEST pool-1-thread-2 和 BLOCKED_TEST pool-1-thread-3 threads 正在等待获取锁。

死锁状态样例

"DEADLOCK_TEST-1" daemon prio=6 tid=0x000000000690f800 nid=0x1820 waiting for monitor entry [0x000000000805f000]

   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)

                at com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadDeadLockState$DeadlockThread.goMonitorDeadlock(ThreadDeadLockState.java:197)

                - waiting to lock <0x00000007d58f5e60> (a com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadDeadLockState$Monitor)

                at com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadDeadLockState$DeadlockThread.monitorOurLock(ThreadDeadLockState.java:182)

                - locked <0x00000007d58f5e48> (a com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadDeadLockState$Monitor)

                at com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadDeadLockState$DeadlockThread.run(ThreadDeadLockState.java:135)

   Locked ownable synchronizers:

                - None

"DEADLOCK_TEST-2" daemon prio=6 tid=0x0000000006858800 nid=0x17b8 waiting for monitor entry [0x000000000815f000]

   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)

                at com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadDeadLockState$DeadlockThread.goMonitorDeadlock(ThreadDeadLockState.java:197)

                - waiting to lock <0x00000007d58f5e78> (a com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadDeadLockState$Monitor)

                at com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadDeadLockState$DeadlockThread.monitorOurLock(ThreadDeadLockState.java:182)

                - locked <0x00000007d58f5e60> (a com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadDeadLockState$Monitor)

                at com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadDeadLockState$DeadlockThread.run(ThreadDeadLockState.java:135)

   Locked ownable synchronizers:

                - None

"DEADLOCK_TEST-3" daemon prio=6 tid=0x0000000006859000 nid=0x25dc waiting for monitor entry [0x000000000825f000]

   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)

                at com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadDeadLockState$DeadlockThread.goMonitorDeadlock(ThreadDeadLockState.java:197)

                - waiting to lock <0x00000007d58f5e48> (a com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadDeadLockState$Monitor)

                at com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadDeadLockState$DeadlockThread.monitorOurLock(ThreadDeadLockState.java:182)

                - locked <0x00000007d58f5e78> (a com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadDeadLockState$Monitor)

                at com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadDeadLockState$DeadlockThread.run(ThreadDeadLockState.java:135)

   Locked ownable synchronizers:

                - None

上面的例子中，当线程 A 需要获取线程 B 的锁来继续它的任务，然而线程 B 也需要获取线程 A 的锁来继续它的任务的时候发生的。在 thread dump 中，你能看到 DEADLOCK_TEST-1 线程持有 0x00000007d58f5e48 锁，并且尝试获取 0x00000007d58f5e60 锁。你也能看到 DEADLOCK_TEST-2 线程持有 0x00000007d58f5e60，并且尝试获取 0x00000007d58f5e78，同时 DEADLOCK_TEST-3 线程持有 0x00000007d58f5e78，并且在尝试获取 0x00000007d58f5e48 锁，如你所见，每个线程都在等待获取另外一个线程的锁，这状态将不会被改变直到一个线程丢弃了它的锁。

无限等待的Runnable状态样例

"socketReadThread" prio=6 tid=0x0000000006a0d800 nid=0x1b40 runnable [0x00000000089ef000]

   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

                at java.net.SocketInputStream.socketRead0(Native Method)

                at java.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java:129)

                at sun.nio.cs.StreamDecoder.readBytes(StreamDecoder.java:264)

                at sun.nio.cs.StreamDecoder.implRead(StreamDecoder.java:306)

                at sun.nio.cs.StreamDecoder.read(StreamDecoder.java:158)

                - locked <0x00000007d78a2230> (a java.io.InputStreamReader)

                at sun.nio.cs.StreamDecoder.read0(StreamDecoder.java:107)

                - locked <0x00000007d78a2230> (a java.io.InputStreamReader)

                at sun.nio.cs.StreamDecoder.read(StreamDecoder.java:93)

                at java.io.InputStreamReader.read(InputStreamReader.java:151)

                at com.nbp.theplatform.threaddump.ThreadSocketReadState$1.run(ThreadSocketReadState.java:27)

                at java.lang.Thread.run(Thread.java:662)

上例中线程的状态是RUNNABLE，但在下面的堆栈日志中发现socketReadThread 线程正在无限等待读取 socket，因此不能单纯通过线程的状态来确定线程是否处于阻塞状态，应该根据详细的堆栈信息进行分析。