生命周期

　　在 Java 領域，實現并發程序的主要手段就是多線程。線程是本身就是操作系統里的一個概念，不同的開發語言如 Java、C# 等都對其進行了封裝，但是萬變不離操作系統。

　　Java 語言里的線程本質上就是操作系統的線程，它們是一一對應的。

　　在操作系統層面，線程也有“生老病死”，專業的說法叫有生命周期。對于有生命周期的事物，要學好它，思路非常簡單，只要能搞懂生命周期中各個節點的狀態轉換機制即可。

　　雖然不同的開發語言對于操作系統線程進行了不同的封裝，但是對于線程的生命周期這部分，基本上是雷同的。

　　通用的線程生命周期基本上可以用 初始狀態、可運行狀態、運行狀態、休眠狀態和終止狀態等“五態模型”來描述。

　　Java 語言中線程共有六種狀態，分別是：NEW(初始化狀態)RUNNABLE(可運行 / 運行狀態)BLOCKED(阻塞狀態)WAITING(無時限等待)TIMED_WAITING(有時限等待)TERMINATED(終止狀態)。

　　其實在操作系統層面，Java 線程中的 BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING 是一種狀態，即前面我們提到的休眠狀態。也就是說只要 Java 線程處于這三種狀態之一，那么這個線程就永遠沒有 CPU 的使用權。

　　其中，BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING 可以理解為線程導致休眠狀態的三種原因。那具體是哪些情形會導致線程從 RUNNABLE 狀態轉換到這三種狀態呢?而這三種狀態又是何時轉換回 RUNNABLE 的呢?以及 NEW、TERMINATED 和 RUNNABLE 狀態是如何轉換的?

　　1. RUNNABLE 與 BLOCKED 的狀態轉換

　　只有一種場景會觸發這種轉換，就是線程等待 synchronized 的隱式鎖。synchronized 修飾的方法、代碼塊同一時刻只允許一個線程執行，其他線程只能等待，這種情況下，等待的線程就會從 RUNNABLE 轉換到 BLOCKED 狀態。而當等待的線程獲得 synchronized 隱式鎖時，就又會從 BLOCKED 轉換到 RUNNABLE 狀態。

　　2. RUNNABLE 與 WAITING 的狀態轉換

　　總體來說，有三種場景會觸發這種轉換，其中：

　　第一種場景，獲得 synchronized 隱式鎖的線程，調用無參數的 Object.wait() 方法。其中，wait() 方法我們在上一篇講解管程的時候已經深入介紹過了，這里就不再贅述。

　　第二種場景，調用無參數的 Thread.join() 方法。其中的 join() 是一種線程同步方法，例如有一個線程對象 thread A，當調用 A.join() 的時候，執行這條語句的線程會等待 thread A 執行完，而等待中的這個線程，其狀態會從 RUNNABLE 轉換到 WAITING。當線程 thread A 執行完，原來等待它的線程又會從 WAITING 狀態轉換到 RUNNABLE。

　　第三種場景，調用 LockSupport.park() 方法。其中的 LockSupport 對象，也許你有點陌生，其實 Java 并發包中的鎖，都是基于它實現的。調用 LockSupport.park() 方法，當前線程會阻塞，線程的狀態會從 RUNNABLE 轉換到 WAITING。調用 LockSupport.unpark(Thread thread) 可喚醒目標線程，目標線程的狀態又會從 WAITING 狀態轉換到 RUNNABLE。

　　3. RUNNABLE 與 TIMED_WAITING 的狀態轉換

　　有五種場景會觸發這種轉換，其中：

　　調用帶超時參數的 Thread.sleep(long millis) 方法。

　　獲得 synchronized 隱式鎖的線程，調用帶超時參數的 Object.wait(long timeout) 方法。

　　調用帶超時參數的 Thread.join(long millis) 方法。

　　調用帶超時參數的 LockSupport.parkNanos(Object blocker, long deadline) 方法。

　　調用帶超時參數的 LockSupport.parkUntil(long deadline) 方法。

　　4. 從 NEW 到 RUNNABLE 的狀態

　　Java 剛創建出來的 Thread 對象就是 NEW 狀態，而創建 Thread 對象主要有兩種方法：

　　首先，第一種方式是繼承 Thread 對象，重寫 run() 方法

　　// 自定義線程對象

　　class ApplicationThread extends Thread {

　　public void run() {

　　// 線程需要執行的代碼

　　......

　　}

　　}

　　// 創建線程對象

　　ApplicationThread applicationThread = new ApplicationThread();

　　其次，另一種方式是實現 Runnable 接口，重寫 run() 方法，并將該實現類作為創建 Thread 對象的參數

　　// 實現Runnable接口

　　class ApplicationThread implements Runnable {

　　@Override

　　public void run() {

　　// 線程需要執行的代碼

　　......

　　}

　　}

　　// 創建線程對象

　　Thread thread = new Thread(new ApplicationThread());

　　NEW 狀態的線程，不會被操作系統調度，因此不會執行。Java 線程要執行，就必須轉換到 RUNNABLE 狀態。從 NEW 狀態轉換到 RUNNABLE 狀態很簡單，只要調用線程對象的 start() 方法即可。

　　5. 從 RUNNABLE 到 TERMINATED

　　線程執行完 run() 方法后，會自動轉換到 TERMINATED 狀態，當然如果執行 run() 方法的時候異常拋出，也會導致線程終止。有時候我們需要強制中斷 run() 方法的執行。

　　一般來說， run() 方法訪問一個很慢的網絡，我們等不下去了，想終止怎么辦呢?

　　Java 的 Thread 類里面倒是有個 stop() 方法，不過已經標記為 @Deprecated，所以不建議使用了。正確的姿勢其實是調用 interrupt() 方法。

　　那么，stop() 和 interrupt() 方法的主要區別是什么呢?

　　stop() 方法會真的殺死線程，不給線程喘息的機會，如果線程持有 ReentrantLock 鎖，被 stop() 的線程并不會自動調用 ReentrantLock 的 unlock() 去釋放鎖，那其他線程就再也沒機會獲得 ReentrantLock 鎖，這實在是太危險了。所以該方法就不建議使用了，類似的方法還有 suspend() 和 resume() 方法，這兩個方法同樣也都不建議使用。

　　interrupt() 方法僅僅是通知線程，線程有機會執行一些后續操作，同時也可以無視這個通知。

　　被 interrupt 的線程，是怎么收到通知的呢?

　　一種是異常：

　　線程 A 處于 WAITING、TIMED_WAITING 狀態時，如果其他線程調用線程 A 的 interrupt() 方法，會使線程 A 返回到 RUNNABLE 狀態，同時線程 A 的代碼會觸發 InterruptedException 異常。上面我們提到轉換到 WAITING、TIMED_WAITING 狀態的觸發條件，都是調用了類似 wait()、join()、sleep() 這樣的方法，我們看這些方法的簽名，發現都會 throws InterruptedException 這個異常。這個異常的觸發條件就是：其他線程調用了該線程的 interrupt() 方法。

　　當線程 A 處于 RUNNABLE 狀態時，并且阻塞在 java.nio.channels.InterruptibleChannel 上時，如果其他線程調用線程 A 的 interrupt() 方法，線程 A 會觸發 java.nio.channels.ClosedByInterruptException 這個異常;而阻塞在 java.nio.channels.Selector 上時，如果其他線程調用線程 A 的 interrupt() 方法，線程 A 的 java.nio.channels.Selector 會立即返回。

　　另一種是主動檢測：

　　如果線程處于 RUNNABLE 狀態，并且沒有阻塞在某個 I/O 操作上，例如中斷計算圓周率的線程 A，這時就得依賴線程 A 主動檢測中斷狀態了。

　　如果其他線程調用線程 A 的 interrupt() 方法，那么線程 A 可以通過 isInterrupted() 方法，檢測是不是自己被中斷。

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