一澳叉、線程的狀態(tài)

1.1 操作系統(tǒng)層面

在操作系統(tǒng)層面有五種狀態(tài)：

操作系統(tǒng)層面的線程狀態(tài).png

• 【初始狀態(tài)】?jī)H是在語(yǔ)言層面創(chuàng)建了線程對(duì)象倔既，還未與操作系統(tǒng)線程關(guān)聯(lián)
• 【可運(yùn)行狀態(tài)】（就緒狀態(tài)）指該線程已經(jīng)被創(chuàng)建（與操作系統(tǒng)線程關(guān)聯(lián)）斋日，可以由 CPU 調(diào)度執(zhí)行
• 【運(yùn)行狀態(tài)】指獲取了 CPU 時(shí)間片運(yùn)行中的狀態(tài)建瘫。當(dāng) CPU 時(shí)間片用完贯被，會(huì)從【運(yùn)行狀態(tài)】轉(zhuǎn)換至【可運(yùn)行狀態(tài)】噪窘，會(huì)導(dǎo)致線程的上下文切換
• 【阻塞狀態(tài)】
  • 如果調(diào)用了阻塞 API，如 BIO 讀寫文件泞遗，這時(shí)該線程實(shí)際不會(huì)用到 CPU惰许，會(huì)導(dǎo)致線程上下文切換，進(jìn)入【阻塞狀態(tài)】
  • 等 BIO 操作完畢史辙，會(huì)由操作系統(tǒng)喚醒阻塞的線程汹买，轉(zhuǎn)換至【可運(yùn)行狀態(tài)】
  • 與【可運(yùn)行狀態(tài)】的區(qū)別是，對(duì)【阻塞狀態(tài)】的線程來(lái)說只要它們一直不喚醒聊倔，調(diào)度器就一直不會(huì)考慮調(diào)度它們
• 【終止?fàn)顟B(tài)】表示線程已經(jīng)執(zhí)行完畢晦毙，生命周期已經(jīng)結(jié)束，不會(huì)再轉(zhuǎn)換為其它狀態(tài)

1.2 Java的Thread狀態(tài)

Thread的狀態(tài)耙蔑，是一個(gè)enum见妒，有六種狀態(tài)，如下所示：

public enum State {
    /**
     * 初始
     */
    NEW,
    /**
     * 可運(yùn)行
     */
    RUNNABLE,
    /**
     * 阻塞
     */
    BLOCKED,
    /**
     * 等待
     */
    WAITING,
    /**
     * 超時(shí)等待
     */
    TIMED_WAITING,
    /**
     * 終止
     */
    TERMINATED;
}

JAVA Thread狀態(tài).png

• NEW 線程剛被創(chuàng)建甸陌，但是還沒有調(diào)用 start() 方法
• RUNNABLE 當(dāng)調(diào)用了 start() 方法之后须揣，注意盐股，Java API 層面的 RUNNABLE 狀態(tài)涵蓋了 操作系統(tǒng) 層面的【可運(yùn)行狀態(tài)】、【運(yùn)行狀態(tài)】和【阻塞狀態(tài)】（由于 BIO 導(dǎo)致的線程阻塞耻卡，在 Java 里無(wú)法區(qū)分疯汁，仍然認(rèn)為是可運(yùn)行）
• BLOCKED ， WAITING 卵酪， TIMED_WAITING 都是 Java API 層面對(duì)【阻塞狀態(tài)】的細(xì)分涛目，在后面第三節(jié)（方法與狀態(tài)轉(zhuǎn)換）會(huì)講解
• TERMINATED 當(dāng)線程代碼運(yùn)行結(jié)束

二、Thread的常用方法

2.1 常用方法

2.2 sleep和yied

2.2.1 sleep

1. 調(diào)用 sleep 會(huì)讓當(dāng)前線程從 Running 進(jìn)入 Timed Waiting 狀態(tài)（阻塞）
2. 其它線程可以使用 interrupt 方法打斷正在睡眠的線程，這時(shí) sleep 方法會(huì)拋出 InterruptedException
3. 睡眠結(jié)束后的線程未必會(huì)立刻得到執(zhí)行
4. 建議用 TimeUnit 的 sleep 代替 Thread 的 sleep 來(lái)獲得更好的可讀性(內(nèi)部也是Thread.sleep)

TimeUnit.SECONDS.sleep(5);

2.2.2 yied

1. 調(diào)用 yield 會(huì)讓當(dāng)前線程從 Running 進(jìn)入 Runnable 就緒狀態(tài)浪听，然后調(diào)度執(zhí)行其它線程
2. 具體的實(shí)現(xiàn)依賴于操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度器

2.3 interrupt 方法詳解

線程的Thread.interrupt()方法是中斷線程螟碎，將會(huì)設(shè)置該線程的中斷狀態(tài)，即設(shè)置為true馋辈。

其作用僅僅而已抚芦，線程關(guān)閉還是繼續(xù)執(zhí)行業(yè)務(wù)進(jìn)程應(yīng)該由我們的程序自己進(jìn)行判斷。

針對(duì)不同狀態(tài)下的線程進(jìn)行中斷操作迈螟，會(huì)有不一樣的結(jié)果：

2.3.1 中斷wait() 叉抡、join()、sleep()

如果此線程在調(diào)用Object類的wait() 答毫、 wait(long)或wait(long, int)方法或join() 褥民、 join(long) 、 join(long, int)被阻塞洗搂、 sleep(long)或sleep(long, int) 消返，此類的方法，則其中斷狀態(tài)將被清除并收到InterruptedException 耘拇。

以sleep舉例：

    public static void main(String[] args) {

        Thread t = new Thread(() -> {
            System.out.println("打斷狀態(tài)：" + Thread.currentThread().isInterrupted());
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("打斷后的狀態(tài)：" + Thread.currentThread().isInterrupted());
        });
        t.start();
        t.interrupt();
        System.out.println("打斷狀態(tài)：" + t.isInterrupted());
    }

結(jié)果：

打斷狀態(tài)：true
打斷狀態(tài)：true
java.lang.InterruptedException: sleep interrupted
    at java.lang.Thread.sleep(Native Method)
    at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:340)
    at java.util.concurrent.TimeUnit.sleep(TimeUnit.java:386)
    at com.cloud.bssp.thread.InterruptTest.lambda$main$0(InterruptTest.java:18)
    at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)

2.3.2 中斷正常線程

正常線程將會(huì)被設(shè)置中斷標(biāo)記位撵颊，我們可以根據(jù)該標(biāo)記位判斷線程如何執(zhí)行，如下所示：

    /**
     * 中斷正常線程
     *
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(() -> {
            while (true){
                if(Thread.currentThread().isInterrupted()){
                    System.out.println("中斷狀態(tài)：" + Thread.currentThread().isInterrupted());
                    break;
                }
            }
        });
        t.start();
        t.interrupt();
    }

結(jié)果：

中斷狀態(tài)：true

2.3.3 中斷park線程

不會(huì)使中斷狀態(tài)清除惫叛。

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = new Thread(() -> {
            while (true) {
                System.out.println("park");
                LockSupport.park();
                System.out.println("unpark");
                System.out.println("中斷狀態(tài)：" + Thread.currentThread().isInterrupted());
                if (Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                    break;
                }
            }
        });
        t.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        t.interrupt();
    }

結(jié)果：

park
unpark
中斷狀態(tài)：true

如果在park之前倡勇，線程已經(jīng)是中斷狀態(tài)了，則會(huì)使park失效嘉涌，如下所示妻熊，除了首次park成功能成功，被中斷后仑最，后面的park都失效了：

   /**
     * 中斷park
     *
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                System.out.println("打斷狀態(tài)：" + Thread.currentThread().isInterrupted());
                System.out.println("park..." + i);
                LockSupport.park();
            }
        });
        t1.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        t1.interrupt();
    }

結(jié)果：

打斷狀態(tài)：false
park...0
打斷狀態(tài)：true
park...1
打斷狀態(tài)：true
park...2
打斷狀態(tài)：true
park...3
打斷狀態(tài)：true
park...4

可以 Thread.interrupted() 方法去除中斷標(biāo)記：

2.3.5 不推薦使用的方法

2.3.4 其他中斷

• 如果此線程在InterruptibleChannel的 I/O 操作中被阻塞，則通道將關(guān)閉深啤，線程的中斷狀態(tài)將被設(shè)置拗馒，并且線程將收到j(luò)ava.nio.channels.ClosedByInterruptException 。

• 如果該線程在java.nio.channels.Selector被阻塞溯街，則該線程的中斷狀態(tài)將被設(shè)置诱桂，并且它將立即從選擇操作中返回，可能具有非零值呈昔，就像調(diào)用了選擇器的wakeup方法挥等。

三、方法與狀態(tài)轉(zhuǎn)換

如下圖所示堤尾，線的右側(cè)表示執(zhí)行的方法：

image.png

下面具體分析方法和狀態(tài)轉(zhuǎn)換肝劲，假設(shè)有一個(gè)線程Thread t：

1.NEW --> RUNNABLE

執(zhí)行t.start()

2.RUNNABLE <--> WAITING

此種狀態(tài)轉(zhuǎn)換分三種情況：
1）t 線程用 synchronized(obj) 獲取了對(duì)象鎖后，調(diào)用 obj.wait() 方法時(shí)，t 線程從 RUNNABLE --> WAITING

調(diào)用 obj.notify() 辞槐， obj.notifyAll() 掷漱， t.interrupt() 時(shí)：

• 競(jìng)爭(zhēng)鎖成功，t 線程從 WAITING --> RUNNABLE
• 競(jìng)爭(zhēng)鎖失敗榄檬，t 線程從 WAITING --> BLOCKED

2）當(dāng)前線程調(diào)用 t.join() 方法時(shí)卜范，當(dāng)前線程從 RUNNABLE --> WAITING

注意是當(dāng)前線程在t 線程對(duì)象的監(jiān)視器上等待

當(dāng)前線程會(huì)等到t執(zhí)行結(jié)束后或調(diào)用了當(dāng)前線程的 interrupt() 時(shí)，WAITING --> RUNNABLE鹿榜。

3）當(dāng)前線程調(diào)用 LockSupport.park() 方法會(huì)讓當(dāng)前線程從 RUNNABLE --> WAITING

調(diào)用 LockSupport.unpark(目標(biāo)線程) 或調(diào)用了線程 的 interrupt() 海雪，會(huì)讓目標(biāo)線程從 WAITING --> RUNNABLE

3.RUNNABLE <--> TIMED_WAITING

此種狀態(tài)轉(zhuǎn)換分四種情況：

1） t 線程用 synchronized(obj) 獲取了對(duì)象鎖后，調(diào)用 obj.wait(long n) 方法時(shí)舱殿，t 線程從 RUNNABLE --> TIMED_WAITING

t 線程等待時(shí)間超過了 n 毫秒奥裸，或調(diào)用 obj.notify() ， obj.notifyAll() 沪袭， t.interrupt() 時(shí)：

• 競(jìng)爭(zhēng)鎖成功湾宙，t 線程從 TIMED_WAITING --> RUNNABLE
• 競(jìng)爭(zhēng)鎖失敗，t 線程從 TIMED_WAITING --> BLOCKED

2）當(dāng)前線程調(diào)用 t.join(long n) 方法時(shí)枝恋，當(dāng)前線程從 RUNNABLE --> TIMED_WAITING

注意是當(dāng)前線程在t 線程對(duì)象的監(jiān)視器上等待

當(dāng)前線程等待時(shí)間超過了 n 毫秒创倔，或t 線程運(yùn)行結(jié)束，或調(diào)用了當(dāng)前線程的 interrupt() 時(shí)焚碌，當(dāng)前線程從TIMED_WAITING --> RUNNABLE

3）當(dāng)前線程調(diào)用 Thread.sleep(long n) 畦攘，當(dāng)前線程從 RUNNABLE --> TIMED_WAITING

當(dāng)前線程等待時(shí)間超過了 n 毫秒，當(dāng)前線程從 TIMED_WAITING --> RUNNABLE

4）當(dāng)前線程調(diào)用 LockSupport.parkNanos(long nanos) 或 LockSupport.parkUntil(long millis) 時(shí)十电，當(dāng)前線程從 RUNNABLE --> TIMED_WAITING

調(diào)用 LockSupport.unpark(目標(biāo)線程) 或調(diào)用了線程 的 interrupt() 知押，或是等待超時(shí)，會(huì)讓目標(biāo)線程從
TIMED_WAITING--> RUNNABLE

4.RUNNABLE <--> BLOCKED

t 線程用 synchronized(obj) 獲取了對(duì)象鎖時(shí)如果競(jìng)爭(zhēng)失敗鹃骂，從 RUNNABLE --> BLOCKED

持 obj 鎖線程的同步代碼塊執(zhí)行完畢台盯，會(huì)喚醒該對(duì)象上所有 BLOCKED 的線程重新競(jìng)爭(zhēng)，如果其中 t 線程競(jìng)爭(zhēng)成功畏线，從 BLOCKED --> RUNNABLE 静盅，其它失敗的線程仍然 BLOCKED

5.RUNNABLE <--> TERMINATED

當(dāng)前線程所有代碼運(yùn)行完畢，進(jìn)入 TERMINATED