歡迎來到《併發王者課》，本文是該系列文章中的第8篇。
在本篇文章中，我將從多執行緒的本質出發，為你介紹執行緒相關的狀態和它們的變遷方式，並幫助你掌握這塊知識點。
一、多執行緒的本質是分工協作
如果你是王者的玩家，那麼你一定知道王者中的眾多英雄分為主要分為幾類，比如法師、戰士、坦克、輔助等等。一些玩家對這些分類可能並不瞭解，甚至會覺得，幹嘛要搞得這麼複雜，幹不完了嘛。這...當然不可以！
抱此想法的如果不是青銅玩家，想必就是戰場上的那些個人英雄主義玩家，在他們眼裡沒有團隊。然而，只有王者知道，比賽勝利的關鍵，在於團隊的分工協作。各自為戰必將一團亂麻、潰不成軍，正所謂單絲不成線，獨木難成林。
分工協作無處不在，峽谷中需要分工協作，現實中我們的工作更是社會化分工的結果，因為社會的本質就是分工協作。
而我要告訴你的是，在併發程式設計裡，多執行緒的本質也是分工協作，每個執行緒恰似一個英雄，有著自己的職責、狀態和技能（動作方法）。所謂執行緒的狀態、方法實現不過都是為了完成執行緒間的分工協作。換句話說，執行緒狀態的存在不是目的，而是實現分工協作的方式。所以，理解執行緒的執行緒狀態和驅動方法，首先要理解它們為什麼而存在。
二、從協作認知執行緒的狀態
執行緒的狀態是執行緒在協作過程中的瞬時特徵。根據協作的需要，執行緒總共有六種狀態，分別是NEW、RUNNABLE、WAITING、TIMED_WAITING、BLOCKED和TERMINATED等。比如，我們建立一個英雄哪吒的執行緒neZhaPlayer：
Thread neZhaPlayer = new Thread(new NeZhaRunnable());
那麼，執行緒建立之後，接下來它將在下圖所示的六種狀態中變遷。剛建立的執行緒處於NEW的狀態，而如果我們呼叫neZhaPlayer.start()，那它將會進入RUNNABLE狀態。
六種不同狀態的含義是這樣的：
- NEW：執行緒新建但尚未啟動時所處的狀態，比如上面的
neZhaPlayer； - RUNNABLE：在 Java 虛擬機器中執行的執行緒所處狀態。需要注意的是，雖然執行緒當前正在被執行，但可能正在等待其他執行緒釋放資源；
- WAITING：無限期等待另一個執行緒執行特定操作來解除自己的等待狀態；
- TIMED_WAITING：限時等待另一個執行緒執行或自我解除等待狀態；
- BLOCKED：被阻塞等待其他執行緒釋放Monitor Lock；
- TERMINATED：執行緒執行結束。
在任意特定時刻，一個執行緒都只能處於上述六種狀態中的一種。需要你注意的是RUNNABLE這個狀態，它有些特殊。確切地說，它包含READY和RUNNING兩個細分狀態，下一章節的圖示中有明確標示。
另外，前面我們已經介紹過Thread類，對於執行緒各狀態的表述，你可以直接閱讀JDK中的Thread.State列舉，並可以通過Thread.getState()檢視當前執行緒的瞬時狀態。
三、從執行緒狀態變遷看背後的方法驅動
和人類的交流類似，在多執行緒的協作時，它們也需要交流。所以，執行緒狀態的變遷需就要不同的方法來實現交流，比如剛建立的執行緒需要通過呼叫start()將執行緒狀態由NEW變遷為RUNNABLE。
下圖所展示的正是執行緒間的狀態變遷以及相關的驅動方法，你可以先大概瀏覽一遍，隨後再結合下文的各關鍵方法的表述深入理解。
需要注意的是，本文不會詳細介紹執行緒狀態相關的所有方法，這既不現實也毫無必要。上面這幅寶藏圖示是理解本文所述知識的核心，下面所介紹的幾個主要方法也並非為了你記憶，而是為了讓你更好理解上面這幅圖。
在你理解了這幅寶圖之後，你便可以完全自行去了解其他更多的方法。
1. start：對戰開始，敵軍還有5秒到達戰場
public class NeZhaRunnable implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("我是哪吒，我去上路");
}
}
Thread neZhaPlayer = new Thread(new NeZhaRunnable());
neZhaPlayer.start();
start()方法主要將完成執行緒狀態從NEW到RUNNABLE的變遷，這裡有兩個點：
- 建立新的執行緒；
- 由新的執行緒執行其中的
run()方法。
需要注意的是，你不可以重複呼叫start()方法，否則會丟擲IllegalThreadStateException異常。
2. wait和notify：我在等你，好了請告訴我
哪吒每次在使用完大招後，都需要經歷幾十秒的冷卻時間才可以再次使用，接下來我們通過程式碼片段來模擬這個過程。
我們先定義一個Player類，這個類中包含了fight()和refreshSkills()兩個方法，分別用於進攻和技能重新整理，程式碼片段如下。
public class Player {
public void fight() {
System.out.println("大招未就緒，冷卻中...");
synchronized (this) {
try {
this.wait();
System.out.println("大招已就緒，發起進攻！");
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("大招冷卻被中斷！");
}
}
}
public void refreshSkills() {
System.out.println("技能重新整理中...");
synchronized (this) {
this.notifyAll();
System.out.println("技能已重新整理！");
}
}
}
隨後，我們寫一段main()方法使用剛才建立的Player。注意，這裡我們建立了兩個執行緒分別呼叫Player中的不同方法。
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Player neZha = new Player();
Thread neZhaFightThread = new Thread() {
public void run() {
neZha.fight();
}
};
Thread skillRefreshThread = new Thread() {
public void run() {
neZha.refreshSkills();
}
};
neZhaFightThread.start();
skillRefreshThread.start();
}
程式碼執行結果如下：
大招未就緒，冷卻中...
技能重新整理中...
技能已重新整理！
大招已就緒，發起進攻！
Process finished with exit code 0
從執行的結果看，符合預期。相信你已經看到了，在上面的程式碼中我們使用了wait()和notify()兩個函式。這兩個執行緒是如何協作的呢？往下看。
首先，neZhaAttachThread呼叫了neZha.fight()這個方法。可是，當哪吒想發起進攻的時候，竟然大招還沒有冷卻！於是，這個執行緒不得不通過wait()方法進入等待佇列。
緊接著，skillRefreshThread呼叫了neZha.refreshSkills()這個方法。並且，在執行結束後又呼叫了notify()方法。有趣的事情發生了，前面處於等待佇列中的neZhaAttachThread竟然又“復活”了，並且大喊了一聲：大招已經就緒，發起進攻！
這是怎麼回事？理解這塊邏輯，你需要了解以下幾個知識點：
wait()：看到wait()時，你可以簡單粗暴地認為每個物件都有一個類似於休息室的等待佇列，而wait()正是把當前執行緒送進了等待佇列並暫停繼續執行；notify()：如果說wait()是把當前執行緒送進了等待佇列，那麼notify()則是從等待佇列中取出執行緒。此外，和notify()具有相似功能的還有個notifyAll()。與notify()不同的是，notifyAll()會取出等待佇列中的所有執行緒；
看到這，你是不是覺得wait()和notify()簡直是完美的一對？其實不然。真相不僅不完美，還很不靠譜！
wait()和notify()在執行時都必須先獲得鎖，這也是你在程式碼中看到synchronized的原因。notify()在釋放鎖的時候，會從等待佇列中取出執行緒，此時的執行緒必須獲得鎖之後才能繼續執行。那麼，問題來了。如果佇列中有多個執行緒時，notify()能取出指定的執行緒嗎？答案是不能！
換句話說，如果佇列中有多個執行緒，你將無法預料後續的執行結果！notifyAll()雖然可以取出所有的執行緒，但最終也只能有一個執行緒能獲得鎖。
是不是有點懵？懵就對了。所以你看，wait()和notify()是不是很不靠譜？因此，如果你需要在專案程式碼中使用它們，請務必要小心謹慎！
此外，如果你閱讀過《Effective Java》，可以看到在這本書裡作者Josh Bloch也是強烈建議不要隨便使用這對組合。因為它們就像Java中的“組合語言”，確實複雜且不容易控制，如果有相似的併發場景需要處理，可以考慮使用Java中的其他高階的併發工具。
3. interrupt：做完這一單，我就退隱江湖
在王者的遊戲中，如果英雄血量沒了，可以回城補血。回城大概需要5秒左右，如果在回城的過程中，突然被攻擊或需要移位，那麼回城就會中斷。接下來，下面我們看看怎麼模擬回城中的中斷。
現在Player中定義backHome()方法用於回城。
public void backHome() {
System.out.println("回城中...");
synchronized (this) {
try {
this.wait();
System.out.println("已回城");
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("回城被中斷！");
}
}
}
接下來啟動新的執行緒呼叫backHome()回城補血。
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Player neZha = new Player();
Thread neZhaBackHomeThread = new Thread() {
public void run() {
neZha.backHome();
}
};
neZhaBackHomeThread.start();
neZhaBackHomeThread.interrupt();
}
執行結果如下：
回城中...
回城被中斷！
Process finished with exit code 0
可以看到，回城被中斷了，因為我們呼叫了interrupt()方法！那麼，線上程中的中斷是怎麼回事？往下看。
在Thread中，我們可以通過interrupt()中斷執行緒。然而，如果你細心的話，還會發現Thread中除了interrupt()方法之外，竟然還有兩個長相酷似的方法：interrupted()和isInterrupted()。這就要小心了。
interrupt()：將執行緒設定為中斷狀態；interrupted()：取消執行緒的中斷狀態；isInterrupted()：判斷執行緒是否處於中斷狀態，而不會變更執行緒狀態。
不得不說，interrupt()和interrupted()這兩個方法的命名實在糟糕，你在編碼時可不要學習它，方法的名字應該清晰明瞭表達出其意圖。
那麼，當我們呼叫interrupt()時，所呼叫物件的執行緒會立即丟擲InterruptedException異常嗎？其實不然，這裡容易產生誤解。
interrupt()方法只是改變了執行緒中的中斷狀態而已，並不會直接丟擲中斷異常。中斷異常的丟擲必須是當前執行緒在執行wait()、sleep()、join()時才會丟擲。換句話說，如果當前執行緒正在處理其他的邏輯運算，不會被中斷，直到下次執行wait()、sleep()、join()時！
4. join：稍等，等我結束你再開始
在前面的示例中，哪吒發起進攻和技能重新整理兩個執行緒是同時開始的。然而，我們在前面已經說了wait()和notify()並不靠譜，所以我們想在技能重新整理結束後再執行後續動作。
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final Player neZha = new Player();
Thread neZhaFightThread = new Thread() {
public void run() {
neZha.fight();
}
};
Thread skillRefreshThread = new Thread() {
public void run() {
neZha.refreshSkills();
}
};
skillRefreshThread.start();
skillRefreshThread.join(); //這裡是重點
neZhaFightThread.start();
}
主執行緒呼叫join()時，會阻塞當前執行緒繼續執行，直到目標執行緒中的任務執行完畢。此外，在呼叫join()方法時，也可以設定超時時間。
小結
以上就是關於執行緒狀態及變遷的全部內容。在本文中，我們介紹了多執行緒的本質是協作，而狀態和動作方法是實現協作的方式。無論是面試還是其他的資料中，執行緒的狀態和方法都是重點。然而，我希望你明白了的是，對於本文知識點的掌握，不要從靜態的角度死記硬背，而是要動靜結合，從動態的方法認知靜態的狀態。
正文到此結束，恭喜你又上了一顆星✨
夫子的試煉
在本文中，我們並沒有提到yield()、Thread.sleep()和Thread.current()等方法。不過，如果你感興趣的話，不妨檢索資料：
- 瞭解
yield()並對比它和join()的不同； - 瞭解
wait()並對比它和Thread.sleep()的不同； - 瞭解
Thread.current()的主要用法和它的實現。
延伸閱讀
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