09Java线程（上）Java线程的生命周期

　　Java并发编程领域实现并发程序的主要手段就是多线程，线程是操作系统的一个概念。虽然各种语言都进行了封装，但是万变不离其操作系统。Java语言里面的线程本质上就是操作系统的线程，他们是一一对应的。
　　在操作系统层面，线程也有生老病死。专业的说法叫声明周期。对于有声明周期的事物，要学好它非常简单，只要搞懂声明周期中各个节点状态的转化就好了。
　　虽然不同语言进行了不同的封装，但是对于线程生命周期部分基本雷同。
　　我们先来看下通用的线程生命周期，再来看下Java中的线程生命周期。通用的线程生命周期
　　通用线程模型可以用如下模型来标识：这五态分别是：初始状态、可运行状态、运行状态、休眠状态、终止状态。
　　详细介绍如下：初始状态：线程已经被创建，但是还不允许分配CPU执行。这里的被创建是指编程语言层面，操作系统层面，真正的线程还未被创建。可运行状态：线程可以分配CPU执行。这个状态下，真正的操作系统线程已经被创建，所以可以分配CPU执行。当有空闲CPU时候，操作系统会分配一个给可运行状态的线程，被分配到CPU的线程转化为运行状态。运行状态的线程如果调用了一个阻塞的api，或者等待某个事件，那么线程的就会变为等待状态，同时释放CPU使用权，当等待的条件满足了，线程就会转化为可运行状态。线程运行完或者异常就会进去终止状态。终止桩体的线程不会切换到其他任何状态。进入终止桩体意味着线程生命周期结束了。
　　这五种状态不同的语言可能会有简化合并，Java语言把可运行状态和运行状态合并了。这两个状态在操作系统层面有调用。而JVM不关心这两个状态，因为JVM把线程调度交给操作系统执行了。Java中线程的声明周期
　　Java语言中线程有六种状态：new初始状态RUNNABLE可运行状态运行状态BLOCKED阻塞状态WAITING无时限等待TIMEDWAITING有时限等待TERMINATED终止状态
　　看上去很复杂，状态类型也比较多，其实在操作系统层面，Java线程中的BLOCKED、WAITING、TIMEDWAITING是一种状态，即前面我们提到的休眠状态。也就是说，只要Java线程处于这三种状态之一，那么这个线程就永远没有CPU的使用权。
　　所以Java线程的生命周期可以简化为：
　　其中，BLOCKED、WAITING、TIMEDWAITING可以理解为线程导致休眠状态的三种原因。那具体是哪些情形会导致线程从RUNNABLE转化到这三种状态呢？而这三种状态又是何时转换回RUNNABLE的呢？以及NEW、TERMINATED和RUNNABLE状态是如何转换的？RUNNABLE与BLOCKED的状态转换
　　只有一种场景会触发，就是线程等待synchronized的隐式锁，synchronized修饰的代码库、方法同一时刻只能有一个线程执行，其他线程只能等待，这种情况下，等待的线程就会从RUNNABLE转换到BLOCKED状态。而当等待的线程获取到了synchronized的隐式锁时，就又会从BLOCKED转换到RUNNABLE状态。
　　如果你熟悉操作系统声明周期，可能有疑问：线程调用阻塞API时，是否会转换到BLOCKED状态呢？操作系统层面是会转换到休眠状态，但是jvm层面Java线程是不会发生变化的，也就是说Java线程的状态依然保持RUNNABLE状态。JVM层面并不关心操作系统调度相关的状态，因为在JVM看来，等待CPU使用权（操作系统层面此时处于可执行状态）与等待IO（操作系统层面此时处于休眠状态）没有区别，都是在等待某个资源，所以都归入了RUNNABLE状态。
　　所以我们平时Java在调用阻塞式API时，线程会阻塞，指的是操作系统线程的状态，并不是Java线程的状态。RUNNABLE与WAITING的状态转换
　　第一场景，获得synchronized隐式锁的线程，调用无参数的Object。wait（）方法，其中wait（）方法我们在上一篇讲解管程的时候已经深入介绍过了，这里就不再赘述。
　　第二场景，调用无参数的Thread。join（）方法。其中的join（）是一种线程同步方法，例如有一个线程对象threadA，当调用A。join（）的时候，执行这条语句的线程会等待threadA执行完，而等待中的这个线程，其状态会从RUNNABLE转换到WAITING。当线程threadA执行完，原来等待它的线程又会从WAITING状态转换到RUNNABLE。
　　第三场景，调用LockSupport。park（）方法。其中的LockSupport对象，也许你有点陌生，其实Java并发包中的锁，都是基于它实现的。调用LockSupport。park（）方法，当前线程会阻塞，线程的状态会从RUNNABLE转换到WAITING。调用LockSupport。unpark（Threadthread）可唤醒目标线程，目标线程的状态又会从WAITING状态转换到RUNNABLE。RUNNABLE与TIMEDWAITING的状态转换
　　有五种场景触发这种转换：
　　1、调用带有超时参数的Thread。sleep（longmillis）方法；
　　2、获得synchronized隐式锁的线程，调用带超时参数的Object。wait（longtimeout）方法；
　　3、调用带超时参数的Thread。join（longmillis）方法；
　　4、调用带超时参数的LockSupport。parkNanos（Objectblocker，longdeadline）方法；
　　5、调用带超时参数的LockSupport。parkUntil（longdeadline）方法。从NEW到RUNNABLE状态
　　Java刚创建出来的Thread就是NEW状态的，而创建Thread对象主要有两种方法。
　　一种是继承Thread对象，重写run（）方法。
　　另一种是实现Runnable接口，重写run（）方法，并将该实现类作为创建Thread对象的参数。
　　NEW状态的线程，不会被操作系统调度，因此不会被执行。Java线程要执行，就必须转换到RUNNABLE状态，从NEW状态转换到RUNNABLE状态很简单，只要调用线程对象的start（）方法就可以了。从RUNNABLE到TERMINATED状态
　　线程执行完run（）方法后，会自动转换到TERMINATED状态，当然如果执行run（）方法的时候异常抛出，也会导致线程终止。有时候我们需要强制中断run（）方法的执行，例如run（）方法访问一个很慢的网络，我们等不下去了，想终止怎么办呢？Java的Thread类里面倒是有个stop（）方法，不过已经标记为Deprecated，所以不建议使用了。正确的姿势其实是调用interrupt（）方法。那stop（）和interrupt（）方法的主要区别是什么呢？
　　stop（）方法会真的杀死线程，不给线程喘息的机会，如果线程持有ReentrantLock锁，被stop（）的线程并不会自动调用ReentrantLock的unlock（）去释放锁，那其他线程就再也没机会获得ReentrantLock锁，这实在是太危险了。
　　所以该方法就不建议使用了，类似的方法还有suspend（）和resume（）方法，这两个方法同样也都不建议使用了，所以这里也就不多介绍了。而interrupt（）方法就温柔多了，interrupt（）方法仅仅是通知线程，线程有机会执行一些后续操作，同时也可以无视这个通知。被interrupt的线程，是怎么收到通知的呢？一种是异常，另一种是主动检测。
　　当线程A处于WAITING、TIMEDWAITING状态时，如果其他线程调用线程A的interrupt（）方法，会使线程A返回到RUNNABLE状态，同时线程A的代码会触发InterruptedException异常。上面我们提到转换到WAITING、TIMEDWAITING状态的触发条件，都是调用了类似wait（）、join（）、sleep（）这样的方法，我们看这些方法的签名，发现都会throwsInterruptedException这个异常。这个异常的触发条件就是：其他线程调用了该线程的interrupt（）方法。
　　当线程A处于RUNNABLE状态时，并且阻塞在java。nio。channels。InterruptibleChannel上时，如果其他线程调用线程A的interrupt（）方法，线程A会触发java。nio。channels。ClosedByInterruptException这个异常；而阻塞在java。nio。channels。Selector上时，如果其他线程调用线程A的interrupt（）方法，线程A的java。nio。channels。Selector会立即返回。
　　上面这两种情况属于被中断的线程通过异常的方式获得了通知。还有一种是主动检测，如果线程处于RUNNABLE状态，并且没有阻塞在某个IO操作上，例如中断计算圆周率的线程A，这时就得依赖线程A主动检测中断状态了。如果其他线程调用线程A的interrupt（）方法，那么线程A可以通过isInterrupted（）方法，检测是不是自己被中断了。
　　理解Java线程的各种状态以及生命周期对于诊断多线程Bug非常有帮助，多线程程序很难调试，出了Bug基本上都是靠日志，靠线程dump来跟踪问题，分析线程dump的一个基本功就是分析线程状态，大部分的死锁、饥饿、活锁问题都需要跟踪分析线程的状态。同时，本文介绍的线程生命周期具备很强的通用性，对于学习其他语言的多线程编程也有很大的帮助。