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Java 线程生命周期
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目录
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1. 通用的线程生命周期
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- 初始状态
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- 可运行状态
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- 运行状态
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- 休眠状态
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- 终止状态
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2. Java 中线程的生命周期
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3. 摘自
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#### 通用的线程生命周期
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通用的线程生命周期基本是可以用下图 "五态模型" 来描述。这五态分别是：初始状态、可运行状态、运行状态、休眠状态和终止状态。
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这五种状态详细如下：
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1. 初始状态
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指的是线程已经被创建，但是还不允许分配 CPU 执行。这个状态属于编程语言特有的，不过这里所谓的被创建，仅仅是在编程语言层面被创建，而在操作系统层面，真正的线程还没有创建。
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2. 可运行状态
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指的是线程可以分配 CPU 执行。在这种状态下，真正的操作系统线程已经被成功创建了，所以可以分配 CPU 执行。
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3. 当有空闲的 CPU 时，操作系统会将其分配一个处于可运行状态的线程，被分配到 CPU 的线程的状态就转换成了运行状态。
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4. 运行状态的线程如果调用一个阻塞的 API（例如以阻塞方式读文件）或者等待某个事件（例如条件变量），那么线程的状态就会转换为休眠状态，同时释放 CPU 使用权，休眠状态的线程永远没有机会获得 CPU 使用权。当等待的事件出现了，线程就会从休眠状态转换为可运行状态。
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5. 线程执行完或者出现异常就会进入终止状态，终止状态的线程不会切换到其它任何状态，进入终止状态也就意味着线程的生命周期结束了。
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这五种状态在不同的编程语言里会有简化合并。Java 语言里把可运行状态和运行状态合并了，这两种状态在操作系统调度层面有用，而 JVM 层面不关心这两个状态，因为 JVM 把线程调度交给了操作系统处理了。
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除了简化合并，这五种状态也有可能被细化，比如，Java 语言里就细化了休眠状态。
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#### Java 中线程的生命周期
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在 Java 语言里线程共有六种状态，分别是：
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1. NEW 初始化状态
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2. RUNNABLE 可运行 / 运行状态
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3. BLOCKED 阻塞状态
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4. WAITING 无时限等待
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5. TIMED_WAITING 有时限等待
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6. TERMINATED 终止状态
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Java 中把操作系统中线程的休眠状态细分了阻塞状态、无时限等待和有时限等待状态，也就是说，只要 Java 线程处于这三种状态之一，那么这个线程就永远没有 CPU 的使用权。
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那么有哪些情形会导致线程从 RUNNABLE 状态切换到这三种状态呢？
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1. RUNNABLE 与 BLOCKED 的状态切换
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只有一种场景会触发这种切换，就是线程等待 synchronized 的隐式锁。synchronized 修饰的方法、代码块同一时刻只允许一个线程执行，其他线程只能等待，这种情况下，等待的线程就会从 RUNNABLE 转换为 BLOCKED 状态。而当等待的线程获得 synchronized 隐式锁时，就又会从 BLOCKED 转换为 RUNNABLE 状态。
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如果线程调用阻塞式 API 时，是否会转换为 BLOCKED 状态呢？在操作系统层面，线程是会转换到休眠状态的，但是在 JVM 层面，Java 线程的状态不会发生变化，也就是说 Java 线程的状态会依然保持 RUNNABLE 状态。JVM 层面并不关心操作系统调度相关的状态，因为在 JVM 看来，等待 CPU 使用权（操作系统层面此时处于可执行状态）与等待 I/O（操作系统层面此时处于休眠状态）没有区别，都在等待某个资源，所以都归入了 RUNNABLE 状态。
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而我们平时所谓的 Java 在调用阻塞式 API 时，线程会阻塞，指的是操作系统线程的状态，并不是 Java 线程的状态。
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2. RUNNABLE 与 WAITING 的状态转换
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总的来说，有三种场景会触发这种转换。
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第一种场景，获得 synchronized 隐式锁的过程，调用无参数的 Object.wait() 方法。
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第二种场景，调用无参数的 Thread.join() 方法。其中的 join() 是一种线程同步方法。例如有一个线程对象 ThreadA，当调用 ThreadA.join() 的时候，执行这条语句的线程会等待 ThreadA 执行完，而等待中的这个线程，其状态会从 RUNNABLE 转换到 WAITING。当线程 ThreadA 执行完，原来等待它的线程又会从 WAITING 状态转换到 RUNNABLE。
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第三章场景，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.unpark(Thread thread) 可唤醒目标线程，目标线程的状态又会从 WAITING 状态转换到 RUNNABLE。
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3. RUNNABLE 与 TIMED_WAITING 的状态转换
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有五种场景会触发这种转换。
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第一种，调用带超时参数的 Thread.sleep(long millis) 方法；
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第二种，获得 synchronized 隐式锁的线程，调用带超时参数的 Object.wait(long millis) 方法；
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第三种，调用带超时参数的 Thread.join(long millis) 方法；
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第四种，调用带超时参数的 LockSupport.parkNanos(Object blocker, long deadline) 方法；
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第五种，调用带超时参数的 LockSupport.parkUntil(long deadline) 方法；
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这里 TIMED_WAITING 和 WAITING 状态的区别，仅仅是触发条件多了超时参数。
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4. 从 NEW 到 RUNNABLE 状态
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Java 刚创建出来的 Thread 对象就是 NEW 状态，而创建 Thread 对象主要有两种方法。一种是继承 Thread 对象，另一种是实现 Runnable 接口。NEW 状态的线程，不会被操作系统调度，因此不会执行。Java 线程要执行，就必须转换为 RUNNABLE 状态。从 NEW 状态转换到 RUNNABLE 状态很简单，只要调用线程对象的 start() 方法即可。
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5. 从 RUNNABLE 到 TERMINATED 状态
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线程执行完 run() 方法后，会自动转换到 TERMINATED 状态，当然如果执行 run() 方法的时候抛出异常，也会导致线程终止。有时候我们需要强制中断 run() 方法的执行，例如 run() 方法访问一个很慢的网络，我们等不下去了，想要终止怎么办？Java 的 Thread 类倒是提供了 stop() 方法，不过已经被标记为 @Deprecated，所以不建议使用了，正确的姿势其实是调用 interrupt() 方法。
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那 stop() 和 interrupt() 方法的主要区别是什么呢？
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stop() 方法会真的杀死线程，不给线程喘息的机会，如果线程持有 synchronized 隐式锁，也不会释放，那其他线程就再也没机会获得 synchronized 隐式锁，这实在是太危险了。所以该方法就不建议使用了，类似的方法还有 suspend() 和 resume() 方法。
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而 interrupt() 方法就温柔多了，interrupt() 方法仅仅是通知线程，线程有机会执行一些后续操作，同时也可以无视这个通知。被 interrupt 的线程，是怎么收到通知的呢？一种是异常，另一种是主动检测。
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当线程 A 处于 WAITING、TIMED_WAITING 状态时，如果其它线程调用 A 的 interrupt() 方法，会使线程 A 返回到 RUNNABLE 状态，同时线程 A 的代码会触发 InterruptedException 异常。上面我们提到转换到 WAITING、TIMED_WAITING 状态的触发条件，都是调用了类似 wait()、join()、sleep() 这样的方法，这些方法都会 throws InterruptedException 这个异常。这个异常的触发条件就是：其它线程调用了该线程的 interrupt() 方法。
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当线程 A 处于 RUNNABLE 状态时，并且阻塞在 java.nio.channels.InterruptibleChannel 上时，如果其它线程调用线程 A 的 interrupt() 方法，线程 A 会触发 java.nio.channels.ClosedByInterruptException 这个异常；而阻塞在 java.nio.channels.Selector 上时，如果其它线程调用线程 A 的 interrupt() 方法，线程 A 的 java.nio.channels.Selector 会立即返回。
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上面这两种情况属于被中断的线程通过异常的方式获得了通知。还有一种是主动监测，如果线程处于 RUNNABLE 状态，并且没有阻塞在某个 I/O 操作上，例如中断计算圆周率的线程 A，这时就得依赖线程 A 主动检测中断状态了。如果其它线程调用线程 A 的 interrupt() 方法，那么线程 A 可以通过 isInterrupted() 方法，检测是不是自己被中断了。 |