Java学习笔记-线程状态

线程状态概述

当线程被创建并启动以后，它既不是一启动就进入了执行状态，也不是一直处于执行状态。在线程的生命周期中，有几种状态呢？在APi中java.lang.Thread.State这个枚举中给出了六种线程状态：
这里先列出哥哥线程状态发生的条件，下面将会对每种状态进行详细解析

线程状态	导致状态发生条件
NEW（新建）	线程刚被创建，但是并未启动。还没调用start方法。
Runnable（可运行）	线程可以在java虚拟机中运行的状态，可能正在运行自己代码，也可能没有，这取决于操作系统处理器
Blocked（锁阻塞）	当一个线程试图获取一个对象锁，而该对象锁被其他的线程持有，则该线程进入Blocked状态；当该线程持有锁时，该线程将变成Runnable状态
Waiting（无限等待）	一个线程在等待另一个线程执行一个（唤醒）动作时，该线程进入waiting状态。进入这个状态后是不能自动唤醒的，必须等待另一个线程调用notify或者notifyAll方法才能够唤醒。
Timed Waiting（计时等待）	同waiting状态，有几个方法有超时参数，调用他们将进入Timed Waiting状态。这一状态将一直保持到超时时期满或者接收到唤醒通知。带有超时参数的常用方法有Thread.sleep、Object.wait。
Teminated（被终止）	因为run方法正常退出而死亡，或者因为没有捕获的异常终止了run方法而死亡。

我们不需要研究这几种状态的实现原理，我们只需要知道在做线程操作中存在这样的状态。那我们怎么去理解这几个状态呢，新建与被终止还是很容易理解的，我们就研究一下线程从Runnable（可运行）状态与非运行状态之间的转换问题。

Timed Waiting(计时等待）

Timed Waiting在API中的描述为：一个正在限时等待另一个线程执行一个（唤醒）动作的线程处于这一状态。单独的去理解这句话，真是玄之又玄，其实我们在之前的操作中已经接触过这个状态了，在哪里呢？
在我们写卖票的案例中，为了减少线程执行太快，现象不明显等问题，我们在run方法中国添加了sleep语句，这样就强制当前正在执行的线程休眠（暂停执行），以“减慢线程”。
其实当我们调用了sleep方法之后，当前执行的线程就进入到“休眠状态”，其实就是所谓的Timed Waiting（计时等待），那么我们通过一个案例加深对该状态的一个理解。

实现一个计数器，计数到100，在每个数字之间暂停1秒，每隔10个数字输出一个字符串

public class timesleep extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for(int i = 1 ; i<= 100 ; i++){
            if(i % 10 == 0){
                System.out.println("------"+i);
            }
            System.out.print(i);
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.print("      线程睡眠1秒\n");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        new timesleep().start();
    }
}

通过案例可以发现，sleep方法的使用还是简单的。我们需要记住下面几点：

进入TIMED_WAITING状态的一种常见情形是调用sleep方法，单独的线程也可以调用，不一定非要协作关系。
为了让其他线程有机会执行，可以将Thread.sleep()的调用放线程run()之内。这样才能保证该线程执行过程中会睡眠。
sleep与锁无关，线程睡眠到期自动苏醒，并返回到Runnable（可运行）状态。

小提示：sleep()中指定的时间是线程不会运行的最短时间。因此，sleep()方法不能保证该线程睡眠到期后就开始立刻执行。

BLOCKED（锁阻塞）

BLOCKED状态在APi中的介绍为：一个正在阻塞等待一个监视器锁（锁对象）的线程处于这一状态。
我们已经学完同步机制，那么这个状态是非常好理解的了。比如，线程A与线程B代码中使用同一锁，如果线程A获取到锁，线程A进入到Runnable状态，那么线程B就进入到Blocked锁阻塞状态。
这是由Runnable状态进入Blocked状态。除此Waiting以及Time Waiting状态也会在某种情况下进入阻塞状态，而这部分内容作为扩充知识点带领大家了解一下。
Blocked线程状态图

Waiting（无限等待）

Waiting状态在API中介绍为:一个正在无限期等待另一个线程执行一个特别的（唤醒）动作的线程处于这一状态。那么我们之前遇到过这种状态吗？答案是并没有，但并不妨碍我们进行一个简单深入的了解。我们通过一段代码来学习一下：

package com.xianzhou.runable;

public class WaitingTest {
    public static Object obj = new Object();
    public static void main(String[] args){
        //演示waiting
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    synchronized (obj) {
                        try {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "===获取到锁对象，调用wait方法，进入waiting状态，释放锁对象");
                            obj.wait(); //无限等待
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "===从waiting状态醒来，获取到锁对象，继续执行了");
                    }
                }
            }
        },"等待线程").start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while(true){
                    try {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---等待3秒钟");
                        Thread.sleep(3000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    synchronized (obj){
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----获取到锁对象，调用notify方法，释放锁对象");
                        obj.notify();
                    }
                }
            }
        },"唤醒线程").start();
    }
}

通过上述案例我们会发现，一个调用了某个对象的 Object.wait 方法的线程会等待另一个线程调用此对象的
Object.notify()方法或 Object.notifyAll()方法。
其实waiting状态并不是一个线程的操作，它体现的是多个线程间的通信，可以理解为多个线程之间的协作关系，
多个线程会争取锁，同时相互之间又存在协作关系。就好比在公司里你和你的同事们，你们可能存在晋升时的竞
争，但更多时候你们更多是一起合作以完成某些任务。
当多个线程协作时，比如A，B线程，如果A线程在Runnable（可运行）状态中调用了wait()方法那么A线程就进入
了Waiting（无限等待）状态，同时失去了同步锁。假如这个时候B线程获取到了同步锁，在运行状态中调用了
notify()方法，那么就会将无限等待的A线程唤醒。注意是唤醒，如果获取到锁对象，那么A线程唤醒后就进入
Runnable（可运行）状态；如果没有获取锁对象，那么就进入到Blocked（锁阻塞状态）。
Waiting 线程状态图

补充知识点

到此为止我们已经对线程状态有了基本的认识，想要有更多的了解，详情可以见下图：

一条有意思的tips:
我们在翻阅API的时候会发现Timed Waiting（计时等待）与 Waiting（无限等待）状态联系还是很紧密的，
比如Waiting（无限等待）状态中wait方法是空参的，而timed waiting（计时等待）中wait方法是带参的。
这种带参的方法，其实是一种倒计时操作，相当于我们生活中的小闹钟，我们设定好时间，到时通知，可是
如果提前得到（唤醒）通知，那么设定好时间在通知也就显得多此一举了，那么这种设计方案其实是一举两
得。如果没有得到（唤醒）通知，那么线程就处于Timed Waiting状态,直到倒计时完毕自动醒来；如果在倒
计时期间得到（唤醒）通知，那么线程从Timed Waiting状态立刻唤醒。