1.0、多线程学习——线程的状态 java.lang.Thread.State

前言

体能状态先于精神状态，习惯先于决心，聚焦先于喜好。

从操作系统层面谈线程的状态

进程和线程的简单介绍

在操作系统中，进程是资源分配的基本单位，线程是CPU调度的基本单位
一个进程可以包含多个线程，换句话说，多个线程之间可以共享一个进程占用的硬件资源——当然，具体运行环节，每个线程依旧需要独享一些资源。
进程的资源分配的操作相比线程而言要“重”，或者说要复杂、耗时。
线程之间的切换也是需要消耗一定的性能。

从宝贵的CPU资源来谈线程的状态

在整个计算机的硬件设施中，无论是从价格，还是容量的角度，最宝贵的算是CPU了，所以多线程编程环境下CPU的分配就是一个非常重要的特性。
在操作系统中，进程是资源分配基本单位，线程是CPU调度基本单位。
为了满足多个线程的并发运行，操作系统会为每个线程分配一个时间片，得到时间片的线程可以运行，否则就需要线程进行等待。

进程和线程的状态

线程同样具有就绪、等待、执行三种基本状态，同样具有状态之间的转换关系。
当程序需要使用CPU时，由操作系统给线程分配时间片，在该时间内运行，如果程序中有其它操作（比如I/O操作，等待用户从键盘输入信息），那么操作系统此时会将线程的状态归为阻塞，不分配CPU资源，等到其它操作结束后，从新分配时间片，这个过程可以看出来，在CPU中程序其实是断断续续的执行的。
具体如下图：

Java 的跨平台特性

Java 是跨平台的开发语言，当我们在 Java 代码中使用进行多线程开发的时候，底层需要操作系统的具体实现。因为 JVM 中间隔着一个操作系统，所以 Java 中的线程状态和操作系统的线程状态存在一些不同。

Java 中线程的状态

Java 中并没有进程的概念，而只有线程的概念。
Java 中线程的状态和操作系统中线程的状态有所不同，因为 JVM 只能把相关程序通过本地方法栈，再通过执行引擎传递给操作系统来执行。
Java 中线程的状态有 6 种，可以在 java.lang.Thread 中进行查看。
从下面这张状态转化图可以看出来，JVM 无法完全控制线程是否阻塞，因为在 RUNNABLE 这种状态下，CPU 资源的分配是由操作系统进行的，所以 JVM 中RUNNING 状态 有可能是阻塞的。
再一个，对于Java 中Blocked (阻塞)状态，其表明线程需要等待获得获得再次获得 monitor锁（翻译为控制器锁或内置锁），之所以说再次，因为在 Object.wait()之后，线程需要其他线程调用 Object.notify或者 Object.notifyAll进行唤醒

java.lang.Thread

Thread 类是我们常用的线程类之一，使用它需要重写其中的run()方法。
Thread 实现了 Runnable 接口。
下面是源码中对Thread 的简单介绍：

• thread 表示一个进程中线程的执行。JVM 允许一个应用同时拥有多个线程运行。
• 每一个线程有一个优先级。优先级高的线程会被优先执行。线程允许被设置为 daemon 线程，被设置为 daemon的线程会驻留后台，知道整个程序运行结束才退出。
• 当 JVM 启动的时候，一般而言只会有一个线程（main方法）。对于多线程的情况，JVM会执行所有的线程，直到下面的情况发生：
  [1]、Runtime的exit()方法被请求，并通过权限验证
  [2]、所有的线程都不是 daemon 线程（后台驻留线程）并且已经死亡；或者已经返回了run()方法的执行结果；或者抛出异常。
• 创建线程的方法有两种（其实不止两种），第一种是继承 Thread 类，第二种是实现 Runnable 接口.
• 每一个线程都有一个名字，如果你在创建时不指定，那么一个新名字会自动生成。

monitor 锁

monitor锁可以被翻译为 控制锁，也叫内置锁，表示所有Java对象自身可以作为同步锁的特性。多线程学习——内置锁（监视器锁）、对象 和 Synchronized 代码块

Java 中线程的状态

参考 java.lang.Thread 中 State 的注释可以得到以下内容

• Java 中线程一共有6种状态：NEW(新建)、RUNNABLE(运行)、BLOCKED(锁池)、TIMED_WAITING(定时等待)、WAITING(等待)、TERMINATED(终止、结束)

• Thread.State.NEW(新建):创建了线程，但是没有调用 start()方法。

• Thread.State.RUNNABLE(正在运行)：调用了 start()方法，正在jvm中运行，但是可能正在等待操作系统的其他资源。

• Thread.State.WAITING(等待)：处于等待状态的线程，正在等待另一个线程执行特定的操作，比如 Object.notify()或Object.notifyAll()。

• Thread.State.TIMED_WAITING(定时等待),线程等待指定的时间后继续执行。

• Thread.State.BLOCKED(阻塞):等待获取 监视器锁(对象的内置锁),可以是获取synchronized 方法/代码块的监视器锁，也可以是 wait()方法后，等待其他线程唤醒再次获取 synchronized 的方法/代码块 的监视器锁。

• Thread.State.TERMINATED(结束或死亡)：线程运行结束或者死亡。

Java 线程的阻塞和操作系统的阻塞

Java 线程中RUNNING 状态也可能阻塞

上文在图中已经画出了 Java 线程RUNNING 状态需要操作系统分配CPU资源，而CPU调度的过程可能是间歇式阻塞的，比如等待用户I/O.

Java 线程的BLOCKED 阻塞状态

Java 中线程可能处于WAITING、TIMED_WAITING、BLOCKED ，你可能说，大家都是等待，起那么多名字干嘛？
其实根源在于，BLOCKED 是明确没有持有monitor锁的状态，如果想要进入 RUNNING状态，需要获取monitor锁才行。
而 WAITING 和 TIMED_WAITING 状态的线程可能进入 BLOCKED 状态 ，也可能再次直接进入 RUNNING 状态，区别在于命令。
Object.wait()和Object.wait(n)会释放锁，然后进入BLOCKED状态
Thread.sleep(n)不会释放锁，线程状态会由 TIMED_WAITING 再次进入 RUNNING
已经不推荐使用的 Thread.suspend()命令 不会释放锁资源，而是进入 WAITING 状态，等待不推荐使用的 Thread.resume()来从新转化为 RUNNING 状态。

参考资料

[1]、https://www.cnblogs.com/duanjiapingjy/p/9426825.html
[2]、https://www.cnblogs.com/GooPolaris/p/8079490.html
[3]、https://www.cnblogs.com/zbqhc/p/7624372.html