线程生命周期

线程生命周期

通用生命周期

一般的线程生命周期大致分为五大部分，如图所示。

1. 初始状态，从程序角度上来将已经创建线程，但是操作系统层面还没有创建线程，这是编程语言所特有的。
2. 就绪状态，也叫可运行状态这时操作系统已经创建了线程，只需要获取时间片就可以运行。
3. 运行状态，刚刚获取时间片就进入运行状态。
4. 休眠状态，从运行状态由于阻塞读取或者不满足条件变量则进入休眠状态，等到条件变量满足就从休眠状态变为就绪状态，等待获取时间片即可执行。
5. 终止状态，一般是线程执行完毕，或者发生异常结束线程。

那是不是所有的编程语言都是如此呢？其实不然不同语言会将这五大部分进行不同程度的合并和细分，如JAVA。

JAVA生命周期

那JAVA的生命周期又是如何的呢？其实JAVA分为六种状态，如下所示

1. NEW 初始状态
2. RUNNABLE 可运行状态/运行状态
3. BLOCKED 阻塞状态
4. WAITING 无限等待状态
5. TIMED_WAITING 有限等待状态
6. TERMINATED 终止状态

JAVA中将可运行状态和运行状态合称为RUNNABLE状态，因为JVM将线程调度交由操作系统负责，这两个状态只是对操作系统调度层面有用。

同时JAVA将通用的休眠状态进一步细化为BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING三个状态，所以JAVA生命周期最终如下所示。

状态的相互转化

NEW转RUNNABLE

JAVA 程序创建完线程就是NEW状态，这是编程语言所特有的状态，创建线程的方式有两种

通过继承Thread类，重写run方法实现

class Test extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        // 重写run方法逻辑
    }
}
// 创建线程对象
Test test = new Test();

通过实现Runnabel接口，重写run方法

class Test1 implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        // 重写run方法逻辑
    }
}
// 创建线程对象
Test1 test = new Test1();
Thread thread = new Thread(test);

线程对象NEW出来后，线程创建成功线程状态为NEW，但此时线程不会被系统调用，因为这是在语言层面创建的线程，只有将线程转为RUNNABLE状态才能执行线程，怎么做呢？执行线程对象的start()方法即可。

RUNNABLE转BLOCKED

由RUNNABLE转BLOCKED，目前只有一种途径，那就是并发原语synchronized，当一个线程进入同步块后，其余线程只能等待，这个等待就是从RUNNABLE转为了BLOCKED，当等待线程获取隐式锁后状态自动从BLOCKED状态转为RUNNABLE状态。

如果线程调用阻塞式API（阻塞式读文件、读取网络数据）会不会由RUNNABLE状态转成BLOCKED状态呢？其实不会，JVM认为不论是等待CPU执行（操作系统处于可执行状态）还是等待I/O（操作系统处于休眠状态）其实都是为了获取某个资源，所以JVM并没有变化还是RUNNABLE状态，而我们的操作系统层面线程会变为休眠状态。

所以我们平常说的阻塞式API执行，线程会阻塞，这是操作系统阻塞，而JAVA线程却是RUNNABLE状态。

RUNNABLE转WAITING

由RUNNABLE转WAITING，可以有如下三种途径

1. synchronized代码块中调用wait()方法。
2. join()方法，如果线程A调用线程B的join方法，那么线程A进入WAITING状态，等待线程B执行完毕后，唤醒线程A，线程A由WAITING状态转为RUNNABLE状态。
3. LockSupport.park()方法，并发包中的锁都是基于此方法实现，当调用此方法后当前线程阻塞，由RUNNABLE状态转为WAITING状态，当调用LockSupport.unpark(Thread thread)可以唤醒目标线程，从WAITING状态转换为RUNNABLE状态。

RUNNABLE转TIMED_WAITING

TIMED_WAITING状态和WAITING状态基本类似，只是加入了超时逻辑，其转换有五种途径。

1. 调用带有超时参数的Thread.sleep(long millis)方法。
2. 在synchronized同步块中调用wait(long timeout)方法。
3. 调用带有超时参数的Thread.join(long millis)方法。
4. 调用带有超时参数的LockSupport.parkNanos(long nanos)方法。
5. 调用带有超时参数的LockSupport.parkUntil(long deadline)方法。

RUNNABLE转TERMINATED

RUNNABLE转TERMINATED 一般分为两种情况。

1. 线程正常执行完线程的run()方法。
2. 线程执行异常，导致线程提前终止。

如果用户想提前终止线程呢？应该怎么去做？

线程终止

目前有两种线程中断的方法如stop()，interrupt()方法，如果只要在程序的使用，一定是推荐interrupt方法的，因为它更加优雅，不是简单粗暴的停止。

stop方法是简单粗暴直接kill线程，不给线程任何机会，假如stop方法想要停止线程A，而线程A又是持有ReentrantLock锁，线程A被stop()后是不会调用unlock释放锁的，那么其它线程都是无法获取锁的，同样现状的还有suspend() 和 resume()方法，所以生产中不能使用stop方法。

而interrupt方法就很温柔，调用中断方法后只是通知该线程，并不会强制中断，线程有机会执行其它逻辑，那被中断的线程怎么收到中断通知的呢？

有两种方法，一种是异常通知，还有一种是主动检测。

异常通知有如下情况

1. 当线程A的状态为WAITING或者TIMED_WAITING时，调用线程A的interrupt()方法，会将线程A的状态由WAITING或者TIMED_WAITING状态转为RUNNABE状态，同时抛出异常InterruptedException。
2. 当线程A的状态为RUNNABLE时，如果线程阻塞在java.nio.channels.InterruptibleChannel（换句话说就是JAVA中的状态为RUNNABLE但是因为阻塞在I/O上，操作系统的状态为休眠状态，所以只能通过异常响应），如果其它线程调用线程A的interrupt()方法，就会抛出异常ClosedByInterruptException。如果线程阻塞在java.nio.channels.Selector(多路复用选择器，非阻塞nio)，如果其它线程调用线程A的interrupt()方法，线程A将java.nio.channels.Selector直接返回。

主动检测

如果线程处于RUNNABLE状态，并且没有阻塞在某个I/O上，如中断计算圆周率程序（一直在计算）线程A，其它线程调用线程A的interrupt()方法，这时只能通过isInterrupted()主动调用，实现主动检测。