JAVA中线程的状态

　　java thread的运行周期中, 有几种状态, 在 java.lang.Thread.State 中有详细定义和说明:　　

• NEW：至今尚未启动的线程的状态。
• RUNNABLE：可运行线程的线程状态。处于可运行状态的某一线程正在 Java 虚拟机中运行，但它可能正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锁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。
• WAITING: 处于等待状态的线程正等待另一个线程，以执行特定操作。 例如，已经在某一对象上调用了 Object.wait() 的线程正等待另一个线程，以便在该对象上调用 Object.notify() 或 Object.notifyAll()。已经调用了 Thread.join() 的线程正在等待指定线程终止。[Thread.sleep()、不带超时设置的Object.wait()、不代超时值的Thread.join()]　　
• TIMED_WAITING:具有指定等待时间的某一等待线程的线程状态。某一线程因为调用以下带有指定正等待时间的方法之一而处于定时等待状态：[Thread.sleep()、带超时设置的Object.wait()、代超时值的Thread.join()]　　
• TERMINATED:已终止线程的线程状态。线程已经结束执行。

下面谈谈如何让线程进入以上几种状态:

1. NEW, 这个最简单了

static void NEW() {
         Thread t = new Thread ();
         System. out.println(t.getState());
}

2. RUNNABLE, 也简单, 让一个thread start, 同时代码里面不要sleep或者wait等

 private static void RUNNABLE() {
         Thread t = new Thread(){
              public void run(){
                  for(int i=0; i<Integer.MAX_VALUE; i++){
                      System. out.println(i);
                 }
             }
         };
         t.start();
}

3. BLOCKED, 这个就必须至少两个线程以上, 然后互相等待synchronized 块

 private static void BLOCKED() {
         final Object lock = new Object();
         Runnable run = new Runnable() {
              @Override
              public void run() {
                  for(int i=0; i<Integer.MAX_VALUE; i++){
                       synchronized (lock) {
                          System. out.println(i);
                      }
                 }
             }
         };
         Thread t1 = new Thread(run);
         t1.setName( “t1″);
         Thread t2 = new Thread(run);
         t2.setName( “t2″);
         t1.start();
         t2.start();
}

　　这时候, 一个在RUNNABLE, 另一个就会在BLOCKED (等待另一个线程的 System.out.println.. 这是个IO操作, 属于系统资源, 不会造成WAITING等)

　　4. WAITING, 这个需要用到生产者消费者模型, 当生产者生产过慢的时候, 消费者就会等待生产者的下一次notify

 private static void WAITING() {
         final Object lock = new Object();
         Thread t1 = new Thread(){
              @Override
              public void run() {
                  int i = 0;
                  while(true ){
                       synchronized (lock) {
                           try {
                               lock.wait();
                          } catch (InterruptedException e) {
                          }
                          System. out.println(i++);
                      }
                 }
             }
         };
         Thread t2 = new Thread(){
              @Override
              public void run() {
                  while(true ){
                       synchronized (lock) {
                           for(int i = 0; i< 10000000; i++){
                              System. out.println(i);
                          }
                          lock.notifyAll();
                      }

                 }
             }
         };
         t1.setName( “^^t1^^”);
         t2.setName( “^^t2^^”);
         t1.start();
         t2.start();
    }

　5. TIMED_WAITING, 这个仅需要在4的基础上, 在wait方法加上一个时间参数进行限制就OK了.把4中的synchronized 块改成如下就可以了.

synchronized (lock) {
   try {
      lock.wait(60 * 1000L);
   } catch (InterruptedException e) {
   }
   System. out .println(i++);
 }

　　另外看stack的输出,  他叫 TIMED_WAITING(on  object monitor) , 说明括号后面还有其他的情况, 比如sleep, 我们直接把t2的for循环改成sleep试试:

synchronized (lock) {
    try {
          sleep(30*1000L);
    } catch (InterruptedException e) {
    }
    lock.notifyAll();
}

　　看到了吧, t2的state是 TIMED_WAITING( sleeping),  而t1依然是on object monitor , 因为t1还是wait在等待t2 notify, 而t2是自己sleep另外, join操作也是进入 on object monitor

　　6. TERMINATED, 这个状态只要线程结束了run方法, 就会进入了…

private static void TERMINATED() {
         Thread t1 = new Thread();
         t1.start();
         System. out.println(t1.getState());
          try {
             Thread. sleep(1000L);
         } catch (InterruptedException e) {
         }
         System. out.println(t1.getState());
}

　　输出:

RUNNABLE
TERMINATED

　　由于线程的start方法是异步启动的, 所以在其执行后立即获取状态有可能才刚进入RUN方法且还未执行完毕.

　　好吧, 一句话, 在找到系统中的潜在性能瓶颈有作用.当java系统运行慢的时候, 我们想到的应该先找到性能的瓶颈, 而jstack等工具, 通过jvm当前的stack可以看到当前整个vm所有线程的状态, 当我们看到一个线程状态经常处于WAITING 或者 BLOCKED的时候, 要小心了, 他可能在等待资源经常没有得到释放(当然, 线程池的调度用的也是各种队列各种锁, 要区分一下, 比如下图)

　　这是个经典的并发包里面的线程池, 其调度队列用的是LinkedBlockingQueue, 执行take的时候会block住, 等待下一个任务进入队列中, 然后进入执行, 这种理论上不是系统的性能瓶颈, 找瓶颈一般先找自己的代码stack,再去排查那些开源的组件/JDK的问题

排查问题的几个思路:

1.如何跟踪一个线程?

　　看到上面的stack输出没有, 第一行是内容是 threadName priority tid nid desc更过跟踪tid, nid 都可以唯一找到该线程.

1. 发现有线程进入BLOCK, 而且持续好久, 这说明性能瓶颈存在于synchronized块中, 因为他一直block住, 进不去, 说明另一个线程一直没有处理好, 也就这个synchronized块中处理速度比较慢, 然后再深入查看. 当然也有可能同时block的线程太多, 排队太久造成.
2. 发现有线程进入WAITING, 而且持续好久, 说明性能瓶颈存在于触发notify的那段逻辑. 当然还有就是同时WAITING的线程过多, 老是等不到释放.
3. 线程进入TIME_WAITING 状态且持续好久的, 跟2的排查方式一样.

　　上面的黑底白字截图都是通过jstack打印出来的, 可以直接定位到你想知道的线程的执行栈, 这对java性能瓶颈的分析是有极大作用的.