Java并发学习之线程状态及Thread常用方法详解

线程状态及Thread常用方法详解

I. 线程状态

在前面线程创建的一篇博文中，明确说明只有在调用 Thread#start()方法之后，线程才会启动；那线程创建完和这个启动又是什么关系呢？启动是否又是运行呢？本节则主要集中在线程的各个状态的解释以及状态变迁的原因

先来一个图，说明下线程的五个状态

1. 创建

顾名思义，就是创建了一个线程，也就通过 new Thread() 触发

2. 就绪状态

就绪，表示线程已经准备好了，随时可以进入运行，

当 start() 调用之后，线程进入就绪状态，这个时候是准备运行，但是并没有执行

3. 运行状态

表示线程在执行了，真正工作跑任务

4. 阻塞状态

线程运行之后，发生了一些变故，需要挂起时，这时就进入阻塞，把cpu和资源让给其他的线程去执行；这个就是阻塞状态了

也就是说，必须是有运行状态进入阻塞状态

5. 结束

线程执行完了，也是时候收拾收拾，各回各家了，就表示这个线程该干的活干完了，到过河拆桥的时候了，赶紧把这个线程丢到垃圾堆吧（线程回收），这个状态就是线程结束（或者说线程死亡状态）

上面说了五个线程状态，各是什么意思，下面简单说下他们的关系

以一个线程的使用流程为例

LinkedBlockingQueue<String> queue = new LinkedBlockingQueue<>();
// 创建一个线程
Thread thread = new Thread(() -> {
    try {
        System.out.println(queue.take());
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
});
// 启动线程
thread.start();
// 主线程挂起，保证thread线程逻辑进入并执行
Thread.sleep(2000);
// 主线程向队列中塞一个数据，唤醒thread线程
queue.put("hello world");
// 等待线程执行完毕
thread.join();
// 线程执行结束
System.out.println("---over---");

创建线程有四种方式，可以参考《Java并发学习之四种线程创建方式的实现与对比》,

结合上面的case，分析下五种状态的转换过程：

首先是通过new来创建一个线程对象 thread，这儿时候，线程就处于创建状态了
接着我需要线程工作了，然后调用thread.start()方法，来启动线程

这个时候，线程并不会直接运行，此时会进入就绪状态（进入可运行线程池），也就表示我准备好了，随时可以工作
那么什么时候工作呢？这个就不由我们来控制了，实际是由线程调度程序从可运行线程池中挑一个线程来工作

运气来了，thread线程执行了，假设其从一个阻塞队列queue中取数据

然而此时queue为空，导致获取不到数据，线程被阻塞，等待队列非空，这个时候线程就由运行状态进入阻塞状态了
主线程此时往队列中塞入一个数据，thread线程被唤醒，此时依然是进入就绪状态，等待线程调度程序来执行它

等线程执行完毕后，就进入了死亡状态，然后就开始gc回收资源了

II. Thread解析

在java这门编程语言中，要使用线程，多半是离不开接触Thread这个类，为什么会说是多半呢？因为有些时候，我们借助线程池，fork/join等来实现并发时，可能并不需要显示的利用的Thread类，但底层其实是离不开的

这里也不讲Thread是怎么工作的，实现原理啥的，比较复杂，我也莫不准，就从使用角度出发，来看看里面常用的方法，都是干嘛用的，以及什么时候用

1. start 方法

第一个就是这个start()方法了，启动线程

执行该方法之后，线程进入就绪状态，对使用者而言，希望线程执行就是调用的这个方法（注意调用之后不会立即执行）

这个方法的主要目的就是告诉系统，我们的线程准备好了，cpu有空了赶紧来执行我们的线程

2. run 方法

这个就有意思了，我们采用继承Thread类来创建线程时，需要覆盖的就是这个方法，把线程执行的业务逻辑，放在这个方法里面，但是线程的执行，却是start()方法

run 方法中为具体的线程执行的代码逻辑，一般而言，都不应该被直接进行调用

那么问题来了，如果直接调用了会怎样？

直接调用Thread的run方法，并不会报错，且可以正常执行，但是执行是在调用这个方法的线程中执行的，不会让thread这个线程进入就绪状态，运行状态啥的，其实质就是一个普通对象的普通方法调用

3. sleep 方法

睡眠一段时间，这个过程中不会释放线程持有的锁，传入int类型的参数，表示睡眠多少ms 让出CUP的使用、目的是不让当前线程独自霸占该进程所获的CPU资源，以留一定时间给其他线程执行的机会

我们最常见的一种使用方式是在主线程中直接调用 Thread.sleep(100) ，表示先等个100ms，然后再继续执行

4. wait 方法

wait()方法是Object类里的方法；当一个线程执行到wait()方法时，它就进入到一个和该对象相关的等待池中，同时失去（释放）了对象的机锁（暂时失去机锁，wait(long timeout)超时时间到后还需要返还对象锁）；其他线程可以访问

wait()使用notify或者notifyAlll或者指定睡眠时间来唤醒当前等待池中的线程

通常我们执行wait方法是因为当前线程的执行，可能依赖到其他线程，如登录线程中，若发现用户没有注册，则等待，等用户注册成功后继续走登录流程（我们不考虑这个逻辑是否符合实际），

这里就可以在登录线程中调用 wait方法，在注册线程中，在执行完毕之后，调用notify方法通知登录线程，注册完毕，然后继续进行登录后续action

5. yield 方法

暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程 yield()应该做的是让当前运行线程回到可运行状态，以允许具有相同优先级的其他线程获得运行机会。因此，使用yield()的目的是让相同优先级的线程之间能适当的轮转执行。但是，实际中无法保证yield()达到让步目的，因为让步的线程还有可能被线程调度程序再次选中

这个方法的执行，有点像一个拿到面包的人对另外几个人说，我把面包放在桌上，我们从新开始抢，那么下一个拿到面包的还是这些人中的某个（大家机会均等）

想象不出啥时候会这么干

6. join 方法

启动线程后直接调用，即join()的作用是：“等待该线程终止”，这里需要理解的就是该线程是指的主线程等待子线程的终止。也就是在子线程调用了join()方法后面的代码，只有等到子线程结束了才能执行

从上面的描述也可以很容易看出什么场景需要调用这个方法，主线程和子线程谁先结束不好说，如果主线程提前结束了，导致整个应用都关了，这个时候子线程没执行完，就呵呵了；

其次就是子线程执行一系列计算，主线程会用到计算结果，那么就可以执行这个方法，保证子线程执行完毕后再使用计算结果

7. setDaemon 方法

这个比较有意思，将线程定义为守护线程，那么什么是守护线程？

用个比较通俗的比如，任何一个守护线程都是整个JVM中所有非守护线程的保姆：只要当前JVM实例中尚存在任何一个非守护线程没有结束，守护线程就全部工作；只有当最后一个非守护线程结束时，守护线程随着JVM一同结束工作。

这里有几点需要注意：

thread.setDaemon(true)必须在thread.start()之前设置，否则会抛出一个IllegalThreadStateException异常。你不能把正在运行的常规线程设置为守护线程
在Daemon线程中产生的新线程也是Daemon的。
不要认为所有的应用都可以分配给Daemon来进行服务，比如读写操作或者计算逻辑

因为你不可能知道在所有的User完成之前，Daemon是否已经完成了预期的服务任务。一旦User退出了，可能大量数据还没有来得及读入或写出，计算任务也可能多次运行结果不一样。这对程序是毁灭性的。造成这个结果理由已经说过了：一旦所有User Thread离开了，虚拟机也就退出运行了

III. 小结

1. 线程状态

线程有五个状态

new一个线程对象后，首先进入创建状态
执行Thread#start方法之后，进入就绪状态
线程调度程序将就绪状态的线程标记为运行状态并真正运行
线程运行过程中，可以挂起，进入阻塞状态，阻塞状态恢复后，接着进入就绪而不是立马又恢复运行状态
线程执行完了，就进入结束/死亡状态

2. Thread使用注意

线程执行的业务逻辑，放在run()方法中
使用 thread.start() 启动线程
wait方法需要和notify方法配套使用
守护线程必须在线程启动之前设置
如果需要等待线程执行完毕，可以调用 join()方法