《Java 并发编程实战》阅读笔记1系列：01-Java线程-概念篇

Java 线程

• 线程是比进程更轻量级的调度执行单位，CPU 调度的基本单位就是线程。
• 线程的引入，将一个进程的资源分配和执行调度分开。
• 各个线程既可以共享进程资源（内存地址、文件 I/O 等），又可独立调度。

Java 线程学习地图

Java 线程：概念篇

• Java 线程：概念篇
  • 线程的生命周期状态
    • 通用的线程生命周期
    • Java 中线程的生命周期
  • 线程的生命周期状态转换
    • 可运行/运行状态 -> 休眠状态
    • 初始状态 -> 可运行/运行状态
    • 可运行/运行状态 -> 中止状态

线程的生命周期状态

想要了解线程，我们可以先从它的程（人）生轨迹入手，也就是它的生命周期，线程是操作系统中的一个重要概念，而 Java 线程本质上只是对操作系统的线程进行了封装，简单打个比方就是，Java 线程相当于
所以我们先来看看通用的线程生命周期是什么样的，再来看看 Java 都对其进行了怎样的封装。

通用的线程生命周期

首先，通用的线程生命周期模型将线程的状态分为了以下五种：

• 初始状态：
  • 线程仅仅在编程语言层面被创建，在操作系统中并没有被创建，因此还不能被分配 CPU 资源；
  • 相当于现在只是在 Java 中 new 了个 Thread 对象，还没调用 start() 方法。
• 可运行状态：
  • 真正的操作系统线程此时已经成功被创建，线程已经可以被分配 CPU 资源了。
• 运行状态：
  • 当有空闲的 CPU 资源时，操作系统会将其分配给一个处于可运行状态的线程，可运行状态的线程一旦被分配的 CPU，它的状态将变为运行状态。
• 休眠状态：
  • 运行状态的线程如果调用了某个阻塞式 API（如以阻塞方式读文件），那么这个线程将变为休眠状态，并放弃自己的 CPU 使用权；
  • 当它的阻塞状态结束了，它的状态会变为可运行状态，等待再次被分配 CPU 资源。
• 终止状态：
  • 当线程执行完或出现异常时，它就会进入终止状态，这是一个终态（只进不出的饕餮状态），就是挂了。

它们之间的状态流转关系为：

Java 中线程的生命周期

对于 Java 线程而言，它对操作系统的线程状态划分略有不满。

首先，它觉得可运行状态和运行状态还搞两个状态有点麻烦，这两个状态只对操作系统调度层面有用，而 Java 秉承不重复造轮子的原则，将线程的调度交给操作系统处理了。所以，它把这两个状态合并成一个状态，即 RUNNABLE。

接下来，它又嫌弃休眠状态的分类太过笼统，所以它又细化了休眠状态，根据休眠的原因，将其细分为了：BLOCKED、WAITING、TIME_WAITING 状态。

最后，Java 将线程的生命周期状态改成了如下形式：

接下来，我们将这些状态之间的流转规则进行探究，主要有以下三条链路：

• RUNNABLE -> BLOCKED/WAITING/TIME_WAITING
• NEW -> RUNNABLE
• RUNNABLE -> TERMINATED

线程的生命周期状态转换

可运行/运行状态 -> 休眠状态

• RUNNABLE -> BLOCKED：
  • 线程等待 synchronized 的隐式锁时，触发该状态转换。
• RUNNABLE -> WAITING：
  • 有三种场景会触发这种转换：
    • 已获取 synchronized 隐式锁的线程，调用无参数的 Object.wait() 方法。
    • 调用无参数的 Thread.join() 方法。
      • 因为 Thread.join() 其实是通过调用线程对象本身的 wait(0) 方法实现的。
    • 调用 LockSupport.park() 方法。
• RUNNABLE -> TIMED_WAITING：
  • 有五种场景会触发这种转换：
    • 调用带超时参数的 Thread.sleep(long millis) 方法；
    • 获得 synchronized 隐式锁的线程，调用带超时参数的 Object.wait(long timeout) 方法；
    • 调用带超时参数的 Thread.join(long millis) 方法；
    • 调用带超时参数的 LockSupport.parkNanos(Object blocker, long deadline) 方法；
    • 调用带超时参数的 LockSupport.parkUntil(long deadline) 方法。

LockSupport 对象说明：

Java 并发包中的锁，都是基于该对象实现的，其使用方法如下：

• 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.park() 方法，当前线程会阻塞，线程的状态会从 RUNNABLE 转换到 WAITING。

初始状态 -> 可运行/运行状态

Java 刚创建出来的 Thread thread 对象就是 NEW 状态，调用了 thread.start() 方法后，线程就进入了 RUNNABLE 状态。

可运行/运行状态 -> 中止状态

• 线程执行完 run() 方法后，会自动转换到 TERMINATED 状态。
• 线程在执行 run() 方法的时，有异常抛出，线程也会被终止。

如何强制中断 run() 方法的执行？

当 run() 方法中调用了一个耗时很长的方法时，我们等的不耐烦了，此时我们需要强制中断 run() 方法的执行。

在 Java 的 Thread 中，倒是给我们提供了一个 stop() 方法，不过该方法已经被标记为 @Deprecated 的了，官方已经不推荐我们使用它了。

不推荐它的原因是它太危险了，stop() 方法不会给线程任何处理后事的机会，直接就杀掉线程，如果此时线程正好持有 ReentrantLock 锁，它被干掉后会导致这个锁永远不会被释放，这实在是太危险了。

一种比较优雅的取消线程的方式是 中断，即调用 interrupt() 方法，这个方法并没做什么实质上的事情，它相当于只是给线程打上了一个标记，而后我们可以通过一些手段（如调用 Thread.interrupted() 方法）来检测当前线程是否被打上了中断标记，来决定如何终止线程。

if (Thread.interrupted()) {
     
      // Clears interrupted status!
    // do something like lock.unlock()
    throw new InterruptedException();
}