javaThread类 API详解

一 线程状态转换图

Java中线程从创建到最终消失，要经历以下几个状态，

    NEW   ，线程还没启动
    RUNNABLE 线程运行在jvm中，但是在等待cpu 
    BLOCKED  线程在等待monitor lock
    WAITING, 	一个线程等待另一个线程的特定操作结果，一般是由于调用了如下方法wait（），join(),park（）方法，没有time
    
     一个线程在这个状态由于等待时间，一般是由于线程调用了下面方法
     Thread.sleep（）
     Object.wait with timeout
     Thread.join  with timeout
      LockSupport.parkNanos
      LockSupport.parkUntil
    TIMED_WAITING,
	线程执行结束
    TERMINATED;
}

• 阻塞和等待的区别

阻塞： 当一个线程试图获取对象锁(非java.util.concurrent库的锁，即synchronized)，而该锁被其他线程持有，则这个线程进入阻塞状态。它的特点是使用简单，由JVM调度器来决定唤醒自己，而不需要由另一个线程显示唤醒自己，不响应中断。

等待：当一个线程等待另一个线程通知调度器一个条件时，该线程进入等待状态。它的特点是需要等待另一个线程显示的唤醒自己，实现灵活，语义丰富，可响应中断。例如调用：Object.wait()，Thread.join(),以及等待Lock,或Condition.

这个地方sychronized和JUC里面的lock都实现锁的功能，但线程进入状态是不一样的。synchronzied会让线程进入阻塞态，而JUC里的lock是用LockSupport.park()/unpart()来实现阻塞/唤醒的，会让线程进入等待状态，这里虽然等待锁进入的状态不一样，但是被唤醒后又进入runnable态，从行为效果来看又是一样的。

二 线程切换

  　对于单核CPU来说（对于多核CPU，此处就理解为一个核），CPU在一个时刻只能运行一个线程，当在运行一个线程的过程中转去运行另外一个线程，这个叫做线程切换（对于进程也是类似）。
　　由于可能当前线程的任务并没有执行完毕，所以在切换时需要保存线程的运行状态，以便下次重新切换回来时能够继续切换之前的状态运行。举个简单的例子：比如一个线程A正在读取一个文件的内容，正读到文件的一半，此时需要暂停线程A，转去执行线程B，当再次切换回来执行线程A的时候，我们不希望线程A又从文件的开头来读取。　因此需要记录线程A的运行状态，那么会记录哪些数据呢？因为下次恢复时需要知道在这之前当前线程已经执行到哪条指令了，所以需要记录程序计数器的值，另外比如说线程正在进行某个计算的时候被挂起了，那么下次继续执行的时候需要知道之前挂起时变量的值时多少，因此需要记录CPU寄存器的状态。所以一般来说，线程上下文切换过程中会记录程序计数器、CPU寄存器状态等数据。

说简单点的：对于线程的上下文切换实际上就是 存储和恢复CPU状态的过程，它使得线程执行能够从中断点恢复执行。

虽然多线程可以使得任务执行的效率得到提升，但是由于在线程切换时同样会带来一定的开销代价，并且多个线程会导致系统资源占用的增加，所以在进行多线程编程时要注意这些因素。

三 Thread 类API

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• start() 这个方法使线程开始执行，由jvm调用这个线程的run方法，这个方法使得产生两个线程，一个当前线程（运行start的），一个运行run的线程。

    public synchronized void start() {
        /**
         * This method is not invoked for the main method thread or "system"
         * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
         * to this method in the future may have to also be added to the VM.
         *
         * A zero status value corresponds to state "NEW".
         */
        if (threadStatus != 0)
            throw new IllegalThreadStateException();

        /* Notify the group that this thread is about to be started
         * so that it can be added to the group's list of threads
         * and the group's unstarted count can be decremented. */
        group.add(this);

        boolean started = false;
        try {
            start0();
            started = true;
        } finally {
            try {
                if (!started) {
                    group.threadStartFailed(this);
                }
            } catch (Throwable ignore) {
                /* do nothing. If start0 threw a Throwable then
                  it will be passed up the call stack */
            }
        }
    }

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• run()
  run()方法是不需要用户来调用的，当通过start方法启动一个线程之后，当该线程获得了CPU执行时间，便进入run方法体去执行具体的任务。注意，继承Thread类必须重写run方法，在run方法中定义具体要执行的任务。

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• sleep()
  sleep使得线程休眠，交出cpu的执行权，sleep方法不会释放锁，也就是说如果当前线程持有锁，即使调用sleep方法，其他线程也无法访问这个对象。

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• setDaemon​(boolean on),将此线程标记为 守护线程。 当运行的线程都是守护进程线程时，Java虚拟机将退出。 在启动线程前调用这个方法。
  引用场景：为了维护连接发送心跳包的线程。java种的gc线程也是守护线程，

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• yield()
  调用yield方法会让当前线程交出cpu权限，让cpu去执行其他线程，但是可能cpu还是会执行这个线程，yield方法只是让其他线程有获取cpu执行时间的机会。和sleep方法一样，不会释放锁。
  这里yield方法并不会让线程进入阻塞状态，而是让线程重回runnalble状态，它只需要重新获取cpu执行时间，这一点和sleep方法不一样的。

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• join()
  jion()实际上是利用 了wait()。只不过它不用等到notify/notifyAll，它的结束条件是
  （1） 等待时间到（2）目标线程已经运行完（通过isAlive()来判断）

    public final synchronized void join(long millis)
    throws InterruptedException {
        long base = System.currentTimeMillis();
        long now = 0;
		
        if (millis < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
        }
		//时间为0，就要一直等待目标线程跑完
        if (millis == 0) {
            while (isAlive()) {
                wait(0);
            }
        } else {  //如果目标线程没运行完，就按照时间等待
            while (isAlive()) {
                long delay = millis - now;
                if (delay <= 0) {
                    break;
                }
                wait(delay);
                now = System.currentTimeMillis() - base;
            }
        }
    }

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• interrupt()
  此操作会将线程的中断标志位置位，至于线程作何动作那要看线程了

  • 如果线程sleep(),wait(),join()等处于阻塞状态， 那么线程会定时检查中断状态位如果发现中断状态位为true,那么这些阻塞方法会抛出InterruptedException异常，并且在抛出异常后会立即将线程中断状态位清除，即重新设置为false。抛出异常是为了线程从阻塞状态醒过来，并在结束线程前让程序员有足够的时间来处理中断请求。
  • 如果线程正在运行，争用synchronized,lock()等，那么是不可中断的，他们会忽略

可以通过以下三种方式来判断中断：

1)isInterrupted()

此方法只会读取线程的中断标志位，并不会重置。

2)interrupted()

此方法读取线程的中断标志位，并会重置。

3)throw InterruptException

抛出该异常的同时，会重置中断标志位。