老生常谈线程基础的几个问题
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发布时间：2024-09-08 15:42
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时间：2024-11-29 11:15
我们知道启动线程至少可以通过以下四种方式：
实现Runnable接口
继承Thread类
线程池创建线程
带返回值的Callable创建线程
但是看它们的底层就一种方式，就是通过newThread()实现，其他的只不过在它的上面做了层封装。
实现Runnable接口要比继承Thread类的更好：
结构上分工更明确，线程本身属性和任务逻辑解耦。
某些情况下性能更好，直接把任务交给线程池执行，无需再次newThread()。
可拓展性更好：实现接口可以多个，而继承只能单继承。
有的时候可能会问到启动线程为什么是start()方法，而不是run()方法，这个问题很简单，执行run()方法其实就是在执行一个类的普通方法，并没有启动一个线程，而start()方法点进去看是一个native方法。
当我们在执行java中的start()方法的时候，它的底层会调JVM由c++编写的代码Thread::start，然后c++代码再调操作系统的create_thread创建线程，创建完线程以后并不会马上运行，要等待CPU的调度。CPU的调度算法有很多，比如先来先服务调度算法（FIFO），最短优先（就是对短作业的优先调度）、时间片轮转调度等。如下图所示：
在Java中线程的生命周期中一共有6种状态。
NEW：初始状态，线程被构建，但是还没有调用start方法
RUNNABLE：运行状态，JAVA线程把操作系统中的就绪和运行两种状态统一称为运行中
BLOCKED：阻塞状态，表示线程进入等待状态,也就是线程因为某种原因放弃了CPU使用权
WAITING:等待状态
TIMED_WAITING：超时等待状态，超时以后自动返回
TERMINATED：终止状态，表示当前线程执行完毕
当然这也不是我说的，源码中就是这么定义的：
publicenumState{/***Threadstateforathreadwhichhasnotyetstarted.*/NEW,/***Threadstateforarunnablethread.Athreadintherunnable*stateisexecutingintheJavavirtualmachinebutitmay*bewaitingforotherresourcesfromtheoperatingsystem*suchasprocessor.*/RUNNABLE,/***Threadstateforathreadblockedwaitingforamonitorlock.*Athreadintheblockedstateiswaitingforamonitorlock*toenterasynchronizedblock/methodor*reenterasynchronizedblock/methodaftercalling*{@linkObject#wait()Object.wait}.*/BLOCKED,/***Threadstateforawaitingthread.*Athreadisinthewaitingstateetocallingoneofthe*followingmethods:*<ul>*<li>{@linkObject#wait()Object.wait}withnotimeout</li>*<li>{@link#join()Thread.join}withnotimeout</li>*<li>{@linkLockSupport#park()LockSupport.park}</li>*</ul>**<p>Athreadinthewaitingstateiswaitingforanotherthreadto*performaparticularaction.**Forexample,athreadthathascalled<tt>Object.wait()</tt>*onanobjectiswaitingforanotherthreadtocall*<tt>Object.notify()</tt>or<tt>Object.notifyAll()</tt>on*thatobject.Athreadthathascalled<tt>Thread.join()</tt>*iswaitingforaspecifiedthreadtoterminate.*/WAITING,/***Threadstateforawaitingthreadwithaspecifiedwaitingtime.*Athreadisinthetimedwaitingstateetocallingoneof*thefollowingmethodswithaspecifiedpositivewaitingtime:*<ul>*<li>{@link#sleepThread.sleep}</li>*<li>{@linkObject#wait(long)Object.wait}withtimeout</li>*<li>{@link#join(long)Thread.join}withtimeout</li>*<li>{@linkLockSupport#parkNanosLockSupport.parkNanos}</li>*<li>{@linkLockSupport#parkUntilLockSupport.parkUntil}</li>*</ul>*/TIMED_WAITING,/***Threadstateforaterminatedthread.*Thethreadhascompletedexecution.*/TERMINATED;}下面是这六种状态的转换：
New表示线程被创建但尚未启动的状态：当我们用newThread()新建一个线程时，如果线程没有开始调用start()方法，那么此时它的状态就是New。而一旦线程调用了start()，它的状态就会从New变成Runnable。
Runnable运行状态Java中的Runable状态对应操作系统线程状态中的两种状态，分别是Running和Ready，也就是说，Java中处于Runnable状态的线程有可能正在执行，也有可能没有正在执行，正在等待被分配CPU资源。
如果一个正在运行的线程是Runnable状态，当它运行到任务的一半时，执行该线程的CPU被调度去做其他事情，导致该线程暂时不运行，它的状态依然不变，还是Runnable，因为它有可能随时被调度回来继续执行任务。
在Java中Blocked、Waiting、TimedWaiting，这三种状态统称为阻塞状态，下面分别来看下。
Blocked从上图可以看出，从Runnable状态进入Blocked状态只有一种可能，就是进入synchronized保护的代码时没有抢到monitor锁，jvm会把当前的线程放入到锁池中。当处于Blocked的线程抢到monitor锁，就会从Blocked状态回到Runnable状态。
Waiting状态我们看上图，线程进入Waiting状态有三种可能。
没有设置Timeout参数的Object.wait()方法，jvm会把当前线程放入到等待队列。
没有设置Timeout参数的Thread.join()方法。
LockSupport.park()方法。
Blocked与Waiting的区别是Blocked在等待其他线程释放monitor锁，而Waiting则是在等待某个条件，比如join的线程执行完毕，或者是notify()/notifyAll()。
当执行了LockSupport.unpark()，或者join的线程运行结束，或者被中断时可以进入Runnable状态。当调用notify()或notifyAll()来唤醒它，它会直接进入Blocked状态，因为唤醒Waiting状态的线程能够调用notify()或notifyAll()，肯定是已经持有了monitor锁，这时候处于Waiting状态的线程没有拿到monitor锁，就会进入Blocked状态，直到执行了notify()/notifyAll()唤醒它的线程执行完毕并释放monitor锁，才可能轮到它去抢夺这把锁，如果它能抢到，就会从Blocked状态回到Runnable状态。
TimedWaiting状态在Waiting上面是TimedWaiting状态，这两个状态是非常相似的，区别仅在于有没有时间*，TimedWaiting会等待超时，由系统自动唤醒，或者在超时前被唤醒信号唤醒。
以下情况会让线程进入TimedWaiting状态。
设置了时间参数的Thread.sleep(longmillis)方法。
设置了时间参数的Object.wait(longtimeout)方法。
设置了时间参数的Thread.join(longmillis)方法。
设置了时间参数的LockSupport.parkNanos(longnanos)。
LockSupport.parkUntil(longdeadline)方法。
在TimedWaiting中执行notify()和notifyAll()也是一样的道理，它们会先进入Blocked状态，然后抢夺锁成功后，再回到Runnable状态。当然，如果它的超时时间到了且能直接获取到锁/join的线程运行结束/被中断/调用了LockSupport.unpark()，会直接恢复到Runnable状态，而无需经历Blocked状态。
Terminated终止Terminated终止状态，要想进入这个状态有两种可能。
run()方法执行完毕，线程正常退出。
出现一个没有捕获的异常，终止了run()方法，最终导致意外终止。
线程的停止interrupt我们知道Thread提供了线程的一些操作方法，比如stop()，suspend()和resume()，这些方法已经被Java直接标记为@Deprecated，这就说明这些方法是不建议大家使用的。
因为stop()会直接把线程停止，这样就没有给线程足够的时间来处理想要在停止前保存数据的逻辑，任务戛然而止，会导致出现数据完整性等问题。这种行为类似于在linux系统中执行kill-9类似，它是一种不安全的操作。
而对于suspend()和resume()而言，它们的问题在于如果线程调用suspend()，它并不会释放锁，就开始进入休眠，但此时有可能仍持有锁，这样就容易导致死锁问题，因为这把锁在线程被resume()之前，是不会被释放的。
interrupt最正确的停止线程的方式是使用interrupt，但interrupt仅仅起到通知被停止线程的作用。而对于被停止的线程而言，它拥有完全的自主权，它既可以选择立即停止，也可以选择一段时间后停止，也可以选择压根不停止。
下面我们来看下例子：
publicclassInterruptExampleimplementsRunnable{//interrupt相当于定义一个volatile的变量//volatilebooleanflag=false;publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Threadt1=newThread(newInterruptExample());t1.start();Thread.sleep(5);//Main线程来决定t1线程的停止，发送一个中断信号,中断标记变为truet1.interrupt();}@Overridepublicvoidrun(){while(!Thread.currentThread().isInterrupted()){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--");}}}执行一下，运行了一会就停止了
主线程在调用t1的interrupt()之后，这个线程的中断标记位就会被设置成true。每个线程都有这样的标记位，当线程执行时，会定期检查这个标记位，如果标记位被设置成true，就说明有程序想终止该线程。在while循环体判断语句中，通过Thread.currentThread().isInterrupt()判断线程是否被中断，如果被置为true了，则跳出循环，线程就结束了，这个就是interrupt的简单用法。
阻塞状态下的线程中断下面来看第二个例子，在循环中加了Thread.sleep1000秒。
publicclassInterruptSleepExampleimplementsRunnable{//interrupt相当于定义一个volatile的变量//volatilebooleanflag=false;publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Threadt1=newThread(newInterruptSleepExample());t1.start();Thread.sleep(5);//Main线程来决定t1线程的停止，发送一个中断信号,中断标记变为truet1.interrupt();}@Overridepublicvoidrun(){while(!Thread.currentThread().isInterrupted()){try{Thread.sleep(1000000);}catch(InterruptedExceptione){//中断标记变为falsee.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--");}}}再来看下运行结果，卡主了，并没有停止。这是因为main线程调用了t1.interrupt()，此时t1正在sleep中，这时候是接收不到中断信号的，要sleep结束以后才能收到。这样的中断太不及时了，我让你中断了，你缺还在傻傻的sleep中。
Java开发的设计者已经考虑到了这一点，sleep、wait等方法可以让线程进入阻塞的方法使线程休眠了，而处于休眠中的线程被中断，那么线程是可以感受到中断信号的，并且会抛出一个InterruptedException异常，同时清除中断信号，将中断标记位设置成false。
这时候有几种做法：
直接捕获异常，不做处理，e.printStackTrace();打印下信息
将异常往外抛出，即在方法上throwsInterruptedException
再次中断，代码如下，加上Thread.currentThread().interrupt();
@Overridepublicvoidrun(){while(!Thread.currentThread().isInterrupted()){try{Thread.sleep(1000000);}catch(InterruptedExceptione){//中断标记变为falsee.printStackTrace();//把中断标记修改为trueThread.currentThread().interrupt();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--");}}这时候线程感受到了，我们人为的再把中断标记修改为true，线程就能停止了。一般情况下我们操作线程很少会用到interrupt，因为大多数情况下我们用的是线程池，线程池已经帮我封装好了，但是这方面的知识还是需要掌握的。感谢收看，多多点赞~
作者：小杰博士
