Java线程生命周期的终止与复位

Thread生命周期

生命周期概述

Java的线程状态描述放在Thread类里面的枚举类State中.总共包含了6中状态（从出生到死亡）。

public enum State {
   /**
    * 尚未启动的线程的线程状态 （没有start）
    */
   NEW,

/**
    * 可运行线程的线程状态，是可以运行的线程状态（并不是在运行）
    * 这个状态在Java虚拟机中进行，但它可能等待来自操作系统的其他资源，比如CPU。
    * 内部包含了两个状态 【RUNNING】,【READY】这两个状态是可以互相流转的
    * 调用了start后线程就处于 READY 状态 ，等待操作系统分配CPU时间片，分配后进入 RUNNING 状态。
    * 当调用 yield() 方法后，只是谦让的允许当前线程让出 CPU ，但是不一定让，由操作系统决定，如果让      * 了当前线程就会进入 READY 状态，等待系统分配CPU时间片再次进入 RUNNING 状态。
    */
   RUNNABLE,

/**
    * 阻塞状态。
    * 线程阻塞，等待监视器锁的状态，获取监视器锁后会进入 RUNNABLE  状态
    * 当发生线程锁竞争状态下，没有获取到锁的线程会被挂起进入阻塞状态，比如synchronized锁。
    */
   BLOCKED,

/**
    * 等待线程的线程状态
    * 线程调用以下方法会处于等待状态：Object.wait()不超时、Thread.join()不超时等方法
    * 一个处于等待状态的线程正在等待另一个线程执行特定动作，例如：
    * 一个线程调用了Object.wait()方法在一个对象上正在等待另一个线程调用Object.nofify()或者
    * Object.nofifyAll()方法开启那个对象
    * 一个调用了Thread.join()方法的线程正在等待指定线程终止
    */
   WAITING,

/**
    * 具有指定等待时间的等待线程的线程状态，调用一下方法会处于这个状态： Object.wait() 超时、          * Thread.join()超时 Thread.sleep(long) 等方法
    */
   TIMED_WAITING,

/**
    * 已终止线程的线程状态
    * 线程执行完毕或者发生异常终止执行
    */
   TERMINATED;
}

线程生命周期流程图

线程生命周期测试

public class ThreadStatusDemo {
   public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
       // 测试 NEW RUNNABLE TERMINATED
       Thread terminated_thread = new Thread(() -> {
           long start = System.currentTimeMillis();
           // 运行三秒 ,打印TERMINATED_THREAD线程runnable状态
           while (System.currentTimeMillis()-start<3000){}
       }, "TERMINATED_THREAD");
       // NEW
       Thread.State state = terminated_thread.getState();
       System.out.println(terminated_thread.getName()+" :state = " + state);

terminated_thread.start();
       TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
       // RUNNABLE
       Thread.State state1 = terminated_thread.getState();
       System.out.println(terminated_thread.getName()+"state1 = " + state1);

TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
       Thread.State state2 = terminated_thread.getState();
       // TERMINATED
       System.out.println(terminated_thread.getName()+"state2 = " + state2);

// RUNNABLE
       new Thread(() -> {
           while (true) {

}
       }, "Runnle_Thread").start();
       // TIMED_WAITING
       new Thread(() -> {
           while (true) {
               try {
                   TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
               } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
               }
           }
       }, "Time_Waiting_Thread").start();
       // WAITING
       new Thread(() -> {
           while (true) {
               synchronized (ThreadStatusDemo.class) {
                   try {
                       ThreadStatusDemo.class.wait();
                   } catch (InterruptedException e) {
                       e.printStackTrace();
                   }
               }
           }
       }, "Waiting_Thread").start();

// 这两个看谁先抢占到cpu获得锁,另一个就blocked
       // timed_waiting
       new Thread(new BlockedDemo(), "Blocke01_Thread").start();
       // blocked
       new Thread(new BlockedDemo(), "Blocke02_Thread").start();
   }
   static class BlockedDemo extends Thread {
       @Override
       public void run() {
           synchronized (BlockedDemo.class) {
               while (true) {
                   try {
                       TimeUnit.SECONDS.sleep(100);
                   } catch (InterruptedException e) {
                       e.printStackTrace();
                   }
               }
           }
       }
   }
}

启动线程

java中的启动

Java启动一个线程调用start方法,start方法内部调用了 start0()native方法。

public synchronized void start() {
   . . .
   boolean started = false;
   try {
       // 调用native方法
       start0();
       started = true;
   } finally {
       try {
           if (!started) {
               group.threadStartFailed(this);
           }
       } catch (Throwable ignore) {
           /* do nothing. If start0 threw a Throwable then
             it will be passed up the call stack */
       }
   }
}

这个测试是为了验证上图的正确性,只贴了部分.

Hotspot中的启动

查看指引：

 在jvm.cpp找到JVM_StartThread方法。发现是先创建个 JavaThread作为本地线程然后启动这个本地线程（借助os【thread.cpp】,因为jvm是跨平台的，这里是以linux-os为示例）

JVM_ENTRY(void, JVM_StartThread(JNIEnv* env, jobject jthread))
 JVMWrapper("JVM_StartThread");
 JavaThread *native_thread = NULL;
 bool throw_illegal_thread_state = false;
 {
   MutexLocker mu(Threads_lock);

if (java_lang_Thread::thread(JNIHandles::resolve_non_null(jthread)) != NULL) {
     throw_illegal_thread_state = true;
   } else {
     jlong size =
            java_lang_Thread::stackSize(JNIHandles::resolve_non_null(jthread));
     size_t sz = size > 0 ? (size_t) size : 0;
     // 先创建一个JavaThread
     native_thread = new JavaThread(&thread_entry, sz);
     if (native_thread->osthread() != NULL) {
       native_thread->prepare(jthread);
     }
   }
 }
 if (throw_illegal_thread_state) {
   THROW(vmSymbols::java_lang_IllegalThreadStateException());
 }
 assert(native_thread != NULL, "Starting null thread?");
 if (native_thread->osthread() == NULL) {
   delete native_thread;
   if (JvmtiExport::should_post_resource_exhausted()) {
     JvmtiExport::post_resource_exhausted(
       JVMTI_RESOURCE_EXHAUSTED_OOM_ERROR | JVMTI_RESOURCE_EXHAUSTED_THREADS,
       "unable to create new native thread");
   }
   THROW_MSG(vmSymbols::java_lang_OutOfMemoryError(),
             "unable to create new native thread");
 }
 // 然后启动这个本地线程 thread.cpp
 Thread::start(native_thread);
JVM_END

JavaThread 创建线程：

JavaThread::JavaThread(ThreadFunction entry_point, size_t stack_sz) :
 Thread()
#if INCLUDE_ALL_GCS
 , _satb_mark_queue(&_satb_mark_queue_set),
 _dirty_card_queue(&_dirty_card_queue_set)
#endif // INCLUDE_ALL_GCS
{
 if (TraceThreadEvents) {
   tty->print_cr("creating thread ％p", this);
 }
 initialize();
 _jni_attach_state = _not_attaching_via_jni;
 set_entry_point(entry_point);
 os::ThreadType thr_type = os::java_thread;
 thr_type = entry_point == &compiler_thread_entry ? os::compiler_thread :
                                                    os::java_thread
// 调用os(操作系统)创建个线程
 os::create_thread(this, thr_type, stack_sz);
 _safepoint_visible = false;
  . . .
}

thread.cpp 启动线程：

// tips: 启动线程的方法
void Thread::start(Thread* thread) {
 trace("start", thread);
 // Start is different from resume in that its safety is guaranteed by context or
 // being called from a Java method synchronized on the Thread object.
 if (!DisableStartThread) {
   if (thread->is_Java_thread()) {
     // Initialize the thread state to RUNNABLE before starting this thread.
     // Can not set it after the thread started because we do not know the
     // exact thread state at that time. It could be in MONITOR_WAIT or
     // in SLEEPING or some other state.
     // tips:启动之后设置线程的状态为 可运行状态 RUNNABLE
     java_lang_Thread::set_thread_status(((JavaThread*)thread)->threadObj(),
                                         java_lang_Thread::RUNNABLE);
   }
   // 借助操作系统启动线程
   os::start_thread(thread);
 }
}

线程中断与复位

不要使用stop方法

线程的终止不要简单的调用 stop方法，这个方法和其他的线程控制方法（suspend,resume）一样都是过期了不建议使用的，这些方法都是不安全的。 例如stop()方法在结束一个线程的时候并不保证线程资源的正常释放，因此可能导致出现一些不确定的状态。 按照人类逻辑来理解:T1线程调用方法修改T2线程的状态,但是T2现在在做什么T1是不清楚的，所以强制他关闭就是不安全的，就好比在Linux中使用 kill -9 杀掉一个进程。

使用interrupt方法

interrupt()方法只是修改了被中断线程的中断标志 ，并没有做什么过分的事儿。就像平时写代码的时候修改某对象的标志，对象自己通过标志类决定执行什么逻辑。这里也是一样，interrupt()方法修改中断标志，被中断的线程，自己决定做什么事儿(中断或者不中断都是被中断线程自己决定的，外部只是通知他，不是强迫他)。追一下源码。

1.Java调用interrupt方法 

2.通过指引找到 jvm.cpp#JVM_Interrupt方法

thread.cpp interrupt 借用操作系统。直接通过系统调用 interrupt
void Thread::interrupt(Thread* thread) {
 trace("interrupt", thread);
 debug_only(check_for_dangling_thread_pointer(thread);)
 // tips: 调用操作系统的interrupt方法
 os::interrupt(thread);
}

这里还是以os_linux.cpp为例最终调用osthread的set_interrupted修改状态 

这里就印证了上方的 Thread.interrupt()只是修改了线程的一个标志位 ，并没有做什么过分的事儿。

线程的复位

interrupted与isInterrupted

这两个放在一起是因为他们底层都是调用的同一个native方法isInterrupted()只是给了不同的入参。 再就是，有过面试官问到他两的区别，所以干脆放在一起。首先说结论 ，isInterrupted()会返回线程的中断状态，interrupted()不仅会返回中断状态，而且如果线程处于状态状态还会将线程终端状态复位(清除中断状态)。

os_linux.cpp的is_interrupted()方法印证了上面说的isInterrupted()会返回线程的中断状态，interrupted()不仅会返回中断状态，而且如果线程处于状态状态还会将线程终端状态复位(清除中断状态)。

其他的线程复位

在Java中只要抛出了InnterruptException异常的方法都对线程进行了复位。先理顺下为什么要这么做:查看下基本上抛出InnterruptException异常的方法都是线程阻塞方法，比如sleep(),wait(),join()。这类方法执行后线程会处于TIMED_WAITING或者WAITING状态，处于这类状态的线程是不受控的（线程丧失了对自己的主导，需要其他的线程唤醒，或者阻塞时间到达才能拥有自己的主导权）,这个时候线程中断，线程自己却没办法处理。甚至可能永远等不到释放而无法执行中断。所以，在线程是中断状态下，执行方法让线程阻塞,就要抛出一个异常告诉外界 ，我现在是阻塞状态，并且将中断标记复位，方便外界进行处理(例如中断线程的执行或者继续阻塞方法),相当于给了外界一个改变线程状态的入口。 以sleep()为例追踪下源码:

通过指引找到 jcm.cpp#JVM_Sleep

方法入口就直接判断线程的中断状态了 ，is_interrupted()上面介绍过了，参数为true就是清除中断标志并且返回清除之前的中断状态。这里线程是中断状态的就直接抛出 InnterruptException sleep interrupted异常了。

来源：https://juejin.cn/post/7115685645749583885