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你有一個思想，我有一個思想，我們交換後，一個人就有兩個思想
If you can NOT explain it simply, you do NOT understand it well enough
現陸續將Demo代碼和技術文章整理在一起 Github實踐精選（https://github.com/FraserYu/learnings）
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為什麼要了解線程的生命週期？
之前寫過 Spring Bean 生命週期三部曲：
- Spring Bean生命週期之緣起
- Spring Bean生命週期之緣盡
- Spring Aware 到底是什麼？
有朋友留言說：“瞭解了它們的生命週期後，使用 Spring Bean 好比看到它們的行動軌跡，現在使用就一點都不慌了”。我和他一樣，瞭解事物的生命週期目的很簡單，唯【不慌】也
Java 併發系列 已經寫了很多，從來還沒提起過那個它【Java線程生命週期】。有了前序理論圖文的鋪墊，在走進源碼世界之前，談論它的時機恰好到了。因為，編寫併發程序的核心之一就是正確的擺弄線程狀態
線程生命週期的幾種狀態
剛接觸線程生命週期時，我總是記不住，也理解不了他們的狀態，可以說是比較混亂，更別說它們之間是如何進行狀態轉換的了。原因是我把操作系統通用線程狀態和編程語言封裝後的線程狀態 概念混淆在一起了
操作系統通用線程狀態
個人覺得通用線程狀態更符合我們的思考習慣。其狀態總共有 5 種 （如下圖）。對於經常寫併發程序的同學來說，其嘴裡經常唸的都是操作系統中的這些通用線程狀態，且看
除去生【初始狀態】死【終止狀態】，其實只是三種狀態的各種轉換，聽到這句話是不是心情放鬆了很多呢？
為了更好的說明通用線程狀態和 Java 語言中的線程狀態，這裡還是先對前者進行簡短的說明
初始狀態
線程已被創建，但是還不被允許分配CPU執行。注意，這個被創建其實是屬於編程語言層面的，實際在操作系統裡，真正的線程還沒被創建， 比如 Java 語言中的 new Thread()。
可運行狀態
線程可以分配CPU執行，這時，操作系統中線程已經被創建成功了
運行狀態
操作系統會為處在可運行狀態的線程分配CPU時間片，被 CPU 臨幸後，處在可運行狀態的線程就會變為運行狀態
休眠狀態
如果處在運行狀態的線程調用某個阻塞的API或等待某個事件條件可用，那麼線程就會轉換到休眠狀態，
注意：此時線程會釋放CPU使用權，休眠的線程永遠沒有機會獲得CPU使用權，只有當等待事件出現後，線程會從休眠狀態轉換到可運行狀態終止狀態
線程執行完或者出現異常 (被interrupt那種不算的哈，後續會說)就會進入終止狀態，正式走到生命的盡頭，沒有起死回生的機會
接下來就來看看你熟悉又陌生，面試又經常被問到的Java 線程生命週期吧
Java語言線程狀態
在 Thread 的源碼中，定義了一個枚舉類 State，裡面清晰明瞭的寫了Java語言中線程的6種狀態：
- NEW
- RUNNABLE
- BLOCKED
- WAITING
- TIMED_WAITING
- TERMINATED
這裡要做一個小調查了，你有查看過這個類和讀過其註釋說明嗎？（歡迎留言腳印哦）
耳邊響起五環之歌，Java中線程狀態竟然比通用線程狀態的 5 種多1種，變成了 6 種。這個看似複雜，其實並不是你想的那樣，Java在通用線程狀態的基礎上，有裁剪，也有豐富，整體來說是少一種。再來看個圖，注意顏色區分哦
Java 語言中
- 將通用線程狀態的可運行狀態和運行狀態合併為 Runnable，
- 將休眠狀態細分為三種 (BLOCKED/WAITING/TIMED_WAITING); 反過來理解這句話，就是這三種狀態在操作系統的眼中都是休眠狀態，同樣不會獲得CPU使用權
看上圖右側【Java語言中的線程狀態】，進一步簡潔的說，除去線程生死，我們只要玩轉 RUNNABLE 和休眠狀態的轉換就可以了，編寫併發程序也多數是這兩種狀態的轉換。所以我們需要了解，有哪些時機，會觸發這些狀態轉換
遠看看輪廓， 近看看細節。我們將上面Java語言中的圖進行細化，將觸發的節點放到圖中 (這看似複雜的圖，其實三句話就能分解的，所以別慌)，且看：
RUNNABLE與BLOCKED狀態轉換
當且僅有（just only）一種情況會從 RUNNABLE 狀態進入到 BLOCKED 狀態，就是線程在等待 synchronized 內置隱式鎖；如果等待的線程獲取到了 synchronized 內置隱式鎖，也就會從 BLOCKED 狀態變為 RUNNABLE 狀態了
注意：
上面提到，以操作系統通用狀態來看，線程調用阻塞式 API，會變為休眠狀態（釋放CPU使用權），但在JVM層面，Java線程狀態不會發生變化，也就是說Java線程的狀態依舊會保持在 RUNNABLE 狀態。JVM並不關心操作系統調度的狀態。在JVM看來，等待CPU使用權（操作系統裡是處在可執行狀態）與等待I/O（操作系統是處在休眠狀態），都是等待某個資源，所以都歸入了RUNNABLE 狀態
—— 摘自《Java併發編程實戰》
RUNNABLE與WAITING狀態轉換
調用不帶時間參數的等待API，就會從RUNNABLE狀態進入到WAITING狀態；當被喚醒就會從WAITING進入RUNNABLE狀態
RUNNABLE與 TIMED-WAITING 狀態轉換
調用帶時間參數的等待API，自然就從 RUNNABLE 狀態進入 TIMED-WAITING 狀態；當被喚醒或超時時間到就會從TIMED_WAITING進入RUNNABLE狀態
看圖中的轉換 API 挺多的，其實不用擔心，後續分析源碼章節，自然就會記住的，現在有個印象以及知道狀態轉換的節點就好了
相信到這裡，你看Java線程生命週期的眼神就沒那麼迷惑了，重點就是RUNNABLE與休眠狀態的切換，接下來我們看一看，如何查看線程中的狀態，以及具體的代碼觸發點
如何查看線程處在什麼狀態
程序中調用 getState() 方法
Thread 類中同樣存在 getState() 方法用於查看當前線程狀態，該方法就是返回上面提到的枚舉類 State
NEW
就是上面提到， 編程語言中特有的，通過繼承 Thread 或實現 Runnable 接口定義線程後，這時的狀態都是 NEW
<code>Thread thread = new Thread(() -> {});
System.out.println(thread.getState());/<code>RUNNABLE
調用了 start() 方法之後，線程就處在 RUNNABLE 狀態了
<code>Thread thread = new Thread(() -> {});
thread.start();
//Thread.sleep(1000);
System.out.println(thread.getState());/<code>BLOCKED
等待 synchronized 內置鎖，就會處在 BLOCKED 狀態
<code>public class ThreadStateTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(new DemoThreadB());
Thread t2 = new Thread(new DemoThreadB());
t1.start();
t2.start();
Thread.sleep(1000);
System.out.println((t2.getState()));
System.exit(0);
}
}
class DemoThreadB implements Runnable {
@Override
public void run() {
commonResource();
}
public static synchronized void commonResource() {
while(true) {
}
}
}/<code>WAITING
調用線程的 join() 等方法，從 RUNNABLE 變為 WAITING 狀態
<code>public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread main = Thread.currentThread();
Thread thread2 = new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
e.printStackTrace();
}
System.out.println(main.getState());
});
thread2.start();
thread2.join();
}/<code>TIMED-WAITING
調用了 sleep(long) 等方法，線程從 RUNNABLE 變為 TIMED-WAITING 狀態
<code>public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread3 = new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
// 為什麼要調用interrupt方法？
Thread.currentThread().interrupt();
e.printStackTrace();
}
});
thread3.start();
Thread.sleep(1000);
System.out.println(thread3.getState());
}/<code>TERMINATED
線程執行完自然就到了 TERMINATED 狀態了
<code>Thread thread = new Thread(() -> {});
thread.start();
Thread.sleep(1000);
System.out.println(thread.getState());/<code>以上是程序中查看線程，自己寫寫測試看看狀態還好，現實中的程序怎麼可能允許你加這麼多無用代碼，所以，翠花，上酸菜（jstack）
jstack 命令查看
相信你聽說過這玩意，jstack 命令就比較強大了，不僅能查看線程當前狀態，還能看調用棧，鎖等線程棧信息
大家可以隨意寫一些程序，這裡我用了上面 WAITING 狀態的代碼, 修改睡眠時間 Thread.sleep(100000)，然後在終端按照下圖標示依次執行下圖命令
更多功能還請大家自行查看，後續會單獨寫文章來教大家如何使用jstack查看線程棧信息
Arthas
這個利器，無須多言吧，線上找茬監控沒毛病，希望你可以靈活使用這個工具，攻克疑難雜症
查看線程棧詳細信息，非常方便：https://alibaba.github.io/arthas/thread.html
相信你已經和Arthas確認了眼神
關於線程生命週期狀態整體就算說完了，編寫併發程序時多問一問自己：
調用某個API會將你的線程置為甚麼狀態？
多問自己幾次，自然就記住上面的圖了
靈魂追問
- 為什麼調用 Thread.sleep, catch異常後，調用了Thread.currentThread().interrupt();
- 進入 BLOCKED只有一種情況，就是等待 synchronized 監視器鎖，那調用 JUC 中的 Lock.lock() 方法，如果某個線程等待這個鎖，這個線程狀態是什麼呢？為什麼？ public class ThreadStateTest { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { TestLock testLock = new TestLock(); Thread thread2 = new Thread(() -> { testLock.myTestLock(); }, "thread2"); Thread thread1 = new Thread(() -> { testLock.myTestLock(); }, "thread1"); thread1.start(); Thread.sleep(1000); thread2.start(); Thread.sleep(1000); System.out.println("****" + (thread2.getState())); Thread.sleep(20000); } } @Slf4j class TestLock{ private final Lock lock = new ReentrantLock(); public void myTestLock(){ lock.lock(); try{ Thread.sleep(10000); log.info("testLock status"); } catch (InterruptedException e) { log.error(e.getMessage()); } finally { lock.unlock(); } } }
- synchronized 和 Lock 有什麼區別？
參考
感謝前輩們總結的精華，自己所寫的併發系列好多都參考了以下資料
- Java 併發編程實戰
- Java 併發編程之美
- 碼出高效
- Java 併發編程的藝術
- ......
我這面也在逐步總結常見的併發面試問題（總結ing......）答案整理好後會通知大家，請持續關注
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