Java 多线程系列 3：Java 线程的一生

Java 线程和人一样，也要经历自己的生老病死。

首先我们要理解操作系统的线程的生命周期。因为 Java 线程是一个逻辑上的概念，真正执行代码的是操作系统的线程。这里以 Linux 操作系统为例。

在 Linux 操作系统中，线程实际上被实现为一个轻量级的进程，因此其生命周期和进程很类似。一个线程被创建后进入就绪状态，此时意味着这个线程可以被 CPU 调度执行。然后这个线程等到了 CPU 的时间分片，进行运行状态，时间片用完后这个线程被切换出去进入就绪状态，如此反复循环，直到这个线程正常执行完成或者异常退出。在执行过程中，线程可能会执行一些 IO 操作，这回导致线程被阻塞进入阻塞状态，直到 IO 操作完成，线程被唤醒重新进入就绪状态。

Java 的线程只是对操作系统线程的轻量级封装，但对操作系统线程的阻塞状态做了更细化的分类，同时把操作系统线程的就绪和运行状态合并。这样做的目的是为了更好契合 Java 语言本身对于使用线程编程的理念。

以下是 Java 语言中线程的 6 种状态和操作系统状态的映射关系：

Java 的线程 Linux 线程

1. 新建（New） --（创建）

2. 可运行（Runnable） -- （就绪、运行）

3. 阻塞（Blocked） -- （阻塞）

4. 无线等待（Waiting） -- （阻塞）

5. 有限等待（Timed_Waiting） -- （阻塞）

6. 终止（Terminated）-- (终止）

线程的出生

当我们使用如下语句创建一个线程时，只是在 Java 语言层面定义了一个线程，线程并没有真正的诞生。

Thread thread = new Thread(runnable) //传入一个runnable的场景Thread myThread = new MyThread()//集成Thread类的场景

只有当我们调用 thread.start 方法时，才会真正在操作系统层面创建一个线程。这意味着线程出生了！

线程会老去吗？

和人不一样，线程一出生就可以干活，而且不知疲倦（这点比人强多了！），只要资源（CPU、内存）充足，它可以长生不老。但线程会“生病”。

线程生病了

线程典型的病态有：僵尸线程、死锁、饥饿。

1. 僵尸线程

所谓僵尸线程就是线程已经执行完成，但是在线程列表中依然可以看到这个线程。这个线程不会被重新调度，但依然会占有一部分资源，导致“尸位素餐”的现象。如果僵尸线程过多，会严重影响系统性能。发生僵尸线程的主要原因是在主线程和子线程协同的场景中，主线程没有使用调用子线程的 join 方法来等待子线程结束，导致子线程还没开始执行，主线程就结束了。这时子线程执行完后就成了僵尸进程。因为子线程的生命周期没有被正确管理。因此一个良好的编程习惯是：当主线程要启动一个子线程时，一定记得调用子线程的 join 方法。

在 linux 中，可以使用如下命令查找和杀死僵尸线程：

//查找僵尸线程ps -ef|grep Z//杀死僵尸线程kill -9 pid 或者  kill -sigchild pid

2. 死锁

线程死锁是指两个或更多的线程在执行过程中，因争夺两个以上的共享资源而造成的一种僵局。如果没有对共享资源的竞争，就不会产生死锁。比如：有两个共享资源 X 和 Y，线程 A 和 B 要运行都需要获得 X 和 Y 的锁。如果 A 线程先获得 X 的锁然后等待 Y 的锁，而同时线程 B 先获得 Y 的锁而等待 X 的锁，那么这两个线程将处于死锁的状态，永远相互等待下去。

要破解线程死锁，有多种方式，比如：顺序加锁法、一次加锁法、不使用竞争资源等。后面再专门写文章介绍。

3. 饿死

线程饿死是指一个线程因为某种原因，无法获得执行所需的资源而处于一直等待执行的状态。导致线程饿死的原因有很多，比如高优先级的线程占用了绝大多数的 CPU 时间，导致低优先级的线程发生饥饿，只能偶尔被调度执行。这在线程池等调度系统中很常见，破解的办法就是使用公平调度的策略。

还有一些原因也会导致线程饿死，例如某个线程进入 synchronized 模块后，一直执行不释放锁，导致其他线程一致等待而得不到执行。这种情况是由于程序设计不合理导致。使用 synchronized 关键字加锁的代码块要确保能够快速执行完成，或者可以使用 JDK 的可重入锁来对资源进行加锁。

优雅的告别

正常情况下，线程执行完就自动进入终止状态了。如果执行过程发生异常，也会导致线程终止。但有时候我们需要强制杀死一个线程，比如线程在等待一个很长的 IO 操作，我们等待不下去了（这在 UI 交互场景中很常见），希望人工终止线程执行。在程序设计中，我们需要用一种优雅的方式来终止线程。

在 Thread 类中有一个方法：stop()，这个方法会直接杀死线程，不给线程任何“善后”的机会。如果线程持有某个锁然后被调用 stop 方法杀死，那么这个锁不会被释放，导致别的线程也无法获得这个锁。因为 stop 方法简单粗暴过于危险，因此这种方式现在不再推荐使用。当然，如果你很确定你的程序调用 stop 不会有任何危险，也是可以用的。

优雅的终止线程的方法是使用 interrupt 方法。相比于 stop 方法，interrupt 方法只是通知线程：你该退出执行了。但线程可以选择响应，也可以选择无视这个通知（取决于编写程序的人）。线程收到 interrupt 通知时有可能处于阻塞状态（waiting,timed_waiting），这时 Java 会触发一个 InterruptedException，线程捕获这个异常后可以进行退出的逻辑。

如果线程一直处于 running 的状态，则需要线程自己主动检测自己是否被 interrupt 了。线程可以调用 isInterrupted()方法检测自己的状态，如果为 true，则执行退出的逻辑。

最后

线程的一生除了干活，也要睡觉（sleep），也需要和别的线程协同，等待帮助(wait)，下节再介绍。