Thread執行緒的基礎知識及常見疑惑點

引言

    相信各位道友在平時工作中已經很少直接用到Thread執行緒類了，現在大多是通過執行緒池或者一些多執行緒框架來操作執行緒任務，但我覺得還是有必要了解清楚Thread執行緒類中各種方法的含義，瞭解了底層才能更好的理解框架、應用框架。下面我就將Thread執行緒的相關基礎點總結一二，以供觀瞻。

正文

1、Thread執行緒的狀態

    根據《深入理解Java虛擬機器》一書的講述，Java語言定義了五種執行緒狀態，分別為：建立（new）、執行（Runnable）、等待（waiting）、阻塞（blocked）、結束（terminated）。而且規定，在某一個時間點，每個執行緒能且只能處於其中的一種狀態。

其中，執行狀態又包括就緒（Ready）跟正在執行（Running），區別就是是否獲得了CPU的執行時間。

對於等待跟阻塞狀態，需要著重說明一下，因為此處極易搞錯，而且也是面試常被問到的點。等待狀態，一般由Object.wait()、Thread.sleep()、Thread.join()、LockSupport.park()等方法以及這些方法帶時間控制的同類方法實現執行緒的等待。而阻塞狀態，一般是由於當前執行緒還未獲取到獨佔鎖且正在等待獲取，此時稱為阻塞。可以將等待看做主動的執行緒暫停執行，以為需要呼叫特定的方法執行緒才會等待；而阻塞可以看做是被動的執行緒暫定執行，因為執行緒在等著獲取獨佔鎖。

2、Thread執行緒的相關方法

    start()方法/run()方法：有時在面試的時候，面試官會問到呼叫執行緒的start方法跟直接呼叫run方法有什麼區別？雖然有的道友看到這裡會覺得問這種問題的面試官有點很沒必要，但我還是說一下。呼叫start方法後，最終會呼叫Thread類中的一個本地方法start0，這個方法可以新建一個執行緒來執行你的run方法，而呼叫run方法後只是在當前執行緒上執行你的run方法，並沒有新執行緒參與。

    wait()方法/sleep()方法：請注意，這裡很多人都會記錯，wait方法以及跟它配套的notify/notifyAll方法，是位於頂級父類Object下的，而其他操作執行緒的方法都在Thread執行緒類下。為什麼要將wait方法放在Object下呢？其實這是由wait/notify方法的實現原理決定的。wait方法呼叫了之後，會釋放鎖，並讓當前執行緒等待，而對於java的原生鎖synchronized，是隸屬於一個特定物件的監視器monitor的，那這個釋放的是鎖誰的鎖？不能是別人的，只能是呼叫wait方法的那個物件的。而這個鎖是哪裡來的？要釋放鎖，肯定之前加過鎖，在哪裡加的呢？只能是在synchronized塊中給這個物件加的，所以這也解釋了為什麼wait/notify方法一直要跟synchronized一起用，因為它倆就是通過操作物件的鎖實現的等待和喚醒。相比而言sleep方法單純很多，它只是讓當前執行緒睡眠一段時間，並不會涉及到對鎖的操作，所以直接放在Thread類中就行。對於wait跟notify的演示如下：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object obj = new Object();
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (obj) {
                    try {
                        System.out.println("thread獲取到鎖，觸發wait");
                        obj.wait();
                        System.out.println("wait over");
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (obj) {
                    try {
                        System.out.println("thread1獲取到鎖");
                        Thread.sleep(1000);
                        System.out.println("1秒後喚醒");
                        obj.notify();
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("notify over");
                }

            }
        });
        thread.start();
        thread1.start();
    }

執行結果為：

thread獲取到鎖，觸發wait
thread1獲取到鎖
1秒後喚醒
notify over
wait over

  LockSupport.park()：另外還有JUC包中的park方法讓當前執行緒等待。此方法是使用CAS實現的執行緒等待，不會釋放鎖。而park/unpark方法比wait/notify這一對好的地方在於，前者可以先unpark在park，這是執行緒仍然會繼續執行；而對於wait/notify，則需要通過程式控制執行順序，一定要先wait在notify/notifyAll，否則順序反了執行緒就會一直等待下去，由此悲劇誕生...  比如講上述wait/notify的程式碼34行35行調換一下順序，執行結果如下所示：

thread1獲取到鎖
1秒後喚醒
notify over
thread獲取到鎖，觸發wait

彷彿雲天明對程心那一千八百萬年的等待

    join()/yield()：對於Thread下的這兩個方法，之所以放在一起講解，就是因為這兩個方法平時比較少用到，屬於閒雲野鶴的存在。

yield()方法是讓當前執行緒讓步，讓步的意思就是放棄執行權，即當前執行緒會從上述說的執行狀態runnable中的running狀態進入ready就緒狀態，但是虛擬機器不保證當前執行緒執行了yield方法後不會緊接著再次進去running狀態，因為可能CPU分配執行時間時又分給了當前執行緒。所以這個方法其實一般也沒啥用，因為效果不穩定。

join()方法是將呼叫join的執行緒插入當前執行緒的執行過程中，即讓當前執行緒等待，先執行完呼叫join的執行緒，再繼續執行當前執行緒。注意join方法不會釋放鎖。join的演示程式碼如下：

public class RunnableThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("runnable run");
        try {
            System.out.println("開始睡眠");
            Thread.sleep(5000);
            System.out.println("睡了5秒");
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("runnable exception:" + e);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object obj = new Object();
        Thread thread = new Thread(new RunnableThread());
        thread.start();
        thread.join();
        System.out.println("end");
    }
}

執行結果為：

runnable run
開始睡眠
睡了5秒
end

結束語

    這次先到這裡，上述說的東西，雖然很小，而且實際中不會直接用到，但是對於我們理解執行緒的執行機制、理解多執行緒框架都有好處，所以還是有必要在自己的學習地圖上理解清楚。其實執行緒還有一個很重要的點就是執行緒的中斷，多執行緒框架或者JUC包的原始碼中都會涉及到對執行緒中斷的處理以及響應，這一塊我會在後面梳理清楚了之後專門整理出來。最近覺得學習進入了停滯期，有點不知道從何下手，覺得需要學的東西太多。在這裡，想跟各位道友討教一下，一個資質普通的開發者，如何才能將自己的實力提升到一個比較高的層次（比如阿里的P6P7及以上？）歡迎留言賜教，在此不勝感激！