Java并发(3)——线程状态与上下文切换

线程状态

  • NEW:通过Thread类创建了一个线程,在调用start()方法之前的状态。
    RUNNABLE:运行状态中的线程,包括两个部分:1.正在CPU上执行的线程 2.等待被调度的线程(cpu时间片已经用完,等待下一次的调用),也被称为READY状态。
  • BLOCKED:当线程获取锁失败,一般是执行synchronized块或者方法时,阻塞在锁上的状态。Lock的锁状态是WAITING或者TIMED_WAITING,因为lock的实现是通过调用LockSupport.park()或者LockSupport.parkNanos方法
  • WAITING:线程处于该状态原因有如下:调用Object.wait()方法,调用Thread.join方法调用LockSupport.park()方法。处于这个状态的线程,当遇到下面的方法,会从该状态唤醒:Object.notify(),LockSupport.unpark(),如果该线程是因为调用join方法进入WAITING状态,那么需要等待该线程执行完成,才从WAITING状态返回。
  • TIMED_WAITING:线程调用如下方法会处于该状态,Thread.sleep,Thread.join,Object.wait,LockSupport.parkNanos,这些方法设置需要设置一个阻塞时间,如果时间一到,会自动恢复称为RUNNABLE状态。
  • TERMINATED:线程run方法执行完成,或者抛出异常
    下面的图显示的线程各个状态之间的切换


    线程状态切换

查询线程的状态:jstack命令

线程上下文

上下文切换:cpu上执行的一个线程由于某种原因暂停执行,切换成另一个线程执行,那么就是线程的上下文切换,在cpu进行线程切换的时候,需要将切出的线程的当前状态:通用寄存器和PC寄存器的值保存到内存中,并把切入的线程的上下文信息从内存加载到寄存器中。线程从runnable状态转换为非runnable状态都属于线程发生了上下文切换。
上下文切换发生方式:线程上下文切换分为主动式和被动式,主动方式是由线程自己发起的上下文切换
自发式:Object.wait,Thread.sleep,Thread.join,LockSupport.park
非自发式:执行到synchronized,lock,阻塞IO方式,垃圾回收

上下文切换代价:
直接代价:保存/恢复上下文的时间,从READY状态中选择一个可以执行的线程的时间(线程调度时间)
间接代价:高速缓存加载的时间
当线程被切换出去之后,可能需要把缓存中的数据刷新到内存中。

如何减少上下文切换:
1.使用无锁的多线程方式,因为多线程在访问到加锁的临界区代码,由于获取锁失败,会被切换出去。
2.使用CAS
3.减少线程数量

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