Java并发 -- 线程生命周期

1. 初始状态
   • 线程已经被创建，但还不允许分配CPU执行
   • 该状态属于 编程语言 所特有，仅仅在编程语言层面被创建，在操作系统层面，真正的线程还没有创建
2. 可运行状态
   • 线程可以分配CPU执行，该状态下真正的操作系统线程已经被创建
3. 运行状态
   • 当有空闲的CPU时，操作系统会将其分配给处于 可运行状态 的线程，被分配到CPU的线程的状态就转换为 运行状态
4. 休眠状态
   • 处于 运行状态 的线程如果调用一个 阻塞的API 或者 等待某个事件 ，那么线程状态就会切换为 休眠状态
   • 切换为休眠状态的同时会 释放CPU使用权 ， 处于休眠状态的线程永远没有机会获得CPU使用权
   • 当等待的事件出现后，线程就会从休眠状态切换到 可运行状态
5. 终止状态
   • 线程 执行完 或者 出现异常 就会进入 终止状态 ，处于终止状态的线程不会切换到其它状态
   • 进入终止状态意味着线程生命周期的 结束

简化合并

1. 通用的线程生命周期里的5种状态在不同的编程语言会有 简化合并
2. Java把 可运行状态 和 运行状态 合并了
   • 这两个状态对操作系统调度层是有价值的，但 JVM把线程调度交给了操作系统处理 ，JVM并不关心这两个状态
3. JVM同时也细化了 休眠状态

Java线程的生命周期

1. Java线程的状态可以参照代码 java.lang.Thread.State
2. 在操作系统层，Java线程状态的 BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING 都是 休眠状态 ，永远无法获得CPU的使用权
3. BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING可以理解为导致线程 进入休眠状态 的三个 原因

RUNNABLE + BLOCKED

1. 唯一场景： 线程等待synchronized的隐式锁
2. synchronized修饰的方法（代码块）在同一时刻只允许一个线程执行，其它线程只能等待（ RUNNABLE -> BLOCKED ）
3. 当等待的线程获得synchronized隐式锁时， BLOCKED -> RUNNABLE

阻塞式API

1. 在 操作系统 层面，操作系统线程调用 阻塞式API ，会转换到 休眠状态
2. 在 JVM 层面，Java线程调用 阻塞式API ，Java线程的状态会 保持RUNNABLE
   • JVM层面并不关心操作系统调度相关的状态
   • 在JVM看来，等待 CPU使用权 （操作系统层面为 可执行状态 ）和等待 IO （操作系统层面为 休眠状态 ）没有区别
     • 都是在等待某个资源，所以都归入RUNNABLE状态

RUNNABLE + WAITING

1. 获得synchronized隐式锁的线程，调用无参数的 Object.wait() 方法
2. 调用无参数的 Thread.join() 方法，join是一种 线程同步 的方式
   • 有线程A，当线程B调用A.join()时，线程B会等待线程A执行完，线程B的状态切换： RUNNABLE -> WAITING
   • 当线程A执行完后，线程B的状态切换： WAITING -> RUNNABLE
3. 调用 LockSupport.park() 方法， 当前线程会阻塞 ，线程状态切换： RUNNABLE -> WAITING
   • 调用 LockSupport.unpark(Thread thread) 方法可以唤醒 目标线程
   • 目标线程的状态切换： WAITING -> RUNNABLE

RUNNABLE + TIMED_WAITING

1. 调用 带超时参数 的 Thread.sleep(long millis) 方法
2. 获得synchronized隐式锁的线程，调用 带超时参数 的 Object.wait(long timeout) 方法
3. 调用 带超时参数 的 Thread.join(long millis) 方法
4. 调用 带超时参数 的 LockSupport.parkNanos(Object blocker, long nanos) 方法
5. 调用 带超时参数 的 LockSupport.parkUntil(long deadline) 方法

NEW + RUNNABLE

// 方式1
class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        super.run();
    }
}
Thread myThread = new MyThread();

// 方式2
class Runner implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        // task code
    }
}
Thread thread = new Thread(new Runner());

1. Java刚创建出来的Thread对象就是处于NEW状态，创建Thread对象的两种方式：继承Thread + 实现Runnable
2. NEW状态的线程， 不会被操作系统调度 ，所以不会执行，调用线程对象的start()方法： NEW -> RUNNABLE

RUNNABLE + TERMINATED

当线程 执行完 run()方法后，会自动切换到TERMINATED状态；在执行run()方法的过程中 抛出异常 ，也会导致线程终止

stop() + interrupt()

1. stop()方法会 直接杀死线程 ，不给线程喘息的机会
   • 如果线程持有ReentrantLock锁，被stop()的线程 不会自动调用 ReentrantLock.unlock()去释放锁
   • 类似的方法还有suspend()和resume()
2. interrupt()方法仅仅 通知线程 ，收到通知的线程可以选择 无视 这个通知，继续选择执行后续操作
3. 被interrupt的线程，收到通知的两种方式： InterruptedException + 主动检测
4. InterruptedException
   • 当线程A处于 WAITING 或 TIMED_WAITING 状态时，其它线程调用A.interrupt()方法时
     • 会使线程A返回 RUNNABLE 状态，同时线程A的代码会触发InterruptedException异常
     • Thread.sleep(long millis)、Thread.join()、Object.wait()的方法签名都有throw InterruptedException
   • 当线程A处于 RUNNABLE 状态时，并且阻塞在java.nio.channels.InterruptibleChannel上时
     • 如果其它线程调用A.interrupt()方法，线程A会触发java.nio.channels.ClosedByInterruptException
   • 当线程A处于 RUNNABLE 状态时，并且阻塞在java.nio.channels.Selector上时
     • 如果其它线程调用A.interrupt()方法，线程A会立即返回
   • 线程中断状态
     • 线程A抛出InterruptedException后，会 重置线程中断状态
5. 主动检测
   • 当线程A处于 RUNNABLE 状态，并且 没有阻塞 在某个IO操作上，此时需要依赖线程A 主动检测 自己的中断状态
     • 如果其它线程调用A.interrupt()方法，那么线程A可以通过isInterrupted()方法来检测自己是否被中断了

Thread th = Thread.currentThread();
while (true) {
    if (th.isInterrupted()) {
        // 死循环，永远无法break
        break;
    }
    try {
        Thread.sleep(100);
    } catch (InterruptedException e) {
        // 抛出InterruptedException会重置线程中断状态，导致死循环
    }
}

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