Состояния потоков в Java

Состояние потоков – распространенный вопрос на собеседовании при приеме на работу, связанную с многопоточностью.

В Java потоки могут находиться в шести состояниях.

Каждому изменению состояния предшествует какое-то событие.

Что это за события? Приглашаю вас в пост, чтобы узнать!

Состояние

Для получения состояния потока мы используем встроенный метод getState(), находящийся в классе Thread:

final Thread newThread = new Thread();
newThread.getState();
Code language: PHP (php)

Как я уже писал во введении, поток может находиться в одном из шести состояний:

NEW

Поток находится в состоянии NEW сразу после его создания. Он сохраняет это состояние до тех пор, пока мы не выполним метод start():

@Test
void shouldReturnNewState() {
    // Given
    final Thread newThread = new Thread();
    // Then
    assertThat(newThread.getState()).isEqualTo(Thread.State.NEW);
}
Code language: PHP (php)

RUNNABLE

Когда метод start() вызывается для потока, он изменяет свое состояние с NEW на RUNNABLE:

@Test
void shouldReturnRunnableState() throws InterruptedException {
    // Given
    final Thread runnableThread = new Thread(() -> {
        assertThat(Thread.currentThread().getState()).isEqualTo(Thread.State.RUNNABLE);
    });
    // When
    runnableThread.start();
    runnableThread.join();
}
Code language: JavaScript (javascript)

BLOCKED

Поток в состоянии BLOCKED можно найти, если доступ к критической секции в данный момент занят (есть блокировка на мониторе).

Другими словами, когда поток пытается получить доступ к синхронизированному методу, а другой поток уже находится внутри, состояние изменяется на BLOCKED:

@Test
void shouldReturnBlockedState() throws InterruptedException {
    // Given
    final Thread synchronizedThread = new Thread(this::synchronizedMethod);
    final Thread blockedThread = new Thread(this::synchronizedMethod);
    // When
    synchronizedThread.start();
    blockedThread.start();
    // Then
    Thread.sleep(10);
    assertThat(blockedThread.getState()).isEqualTo(Thread.State.BLOCKED);
}
Code language: PHP (php)

WAITING

Переход потока в состояние WAITING происходит, когда поток ожидает другие потоки.

Это не ожидание, как в критической секции, а ожидание, вызываемое, например, методом wait() или join():

@Test
void shouldReturnWaitingState() throws InterruptedException {
    // Given
    final Thread waitingThread = new Thread(this::synchronizedMethod);
    final Thread wrapperThread = new Thread(() -> {
        waitingThread.start();
        try {
            Thread.currentThread().join();
        } catch(InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    });
    // When
    wrapperThread.start();
    // Then
    Thread.sleep(10);
    assertThat(wrapperThread.getState()).isEqualTo(Thread.State.WAITING);
}
Code language: PHP (php)

TIMED_WAITING

С каждым из нас случалось усыпить поток. Затем он переходит в состояние TIMED_WAITING.

Это состояние также появляется, когда мы используем методы для ожидания других потоков (например, wait() или join()), которые принимают значения времени в качестве параметров:

@Test
void shouldReturnTimedWaitingState() throws InterruptedException {
    // Given
    final Thread timedWaitingThread = new Thread(() -> {
        try {
            Thread.sleep(1_000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    });
    // When
    timedWaitingThread.start();
    // Then
    Thread.sleep(10);
    assertThat(timedWaitingThread.getState()).isEqualTo(Thread.State.TIMED_WAITING);
}
Code language: JavaScript (javascript)

TERMINATED

Когда поток завершает свою работу (то есть, когда завершается метод run()), он переходит в состояние TERMINATED:

@Test
void shouldReturnTerminatedState() throws InterruptedException {
    // Given
    final Thread terminatedThread = new Thread(()->{});
    // When
    terminatedThread.start();
    terminatedThread.join();
    // Then
    assertThat(terminatedThread.getState()).isEqualTo(Thread.State.TERMINATED);
}
Code language: JavaScript (javascript)