摘要：死亡狀態(tài)線程退出有可能是正常執(zhí)行完成也有可能遇見異常退出。類有新建與死亡狀態(tài)返回其余狀態(tài)返回判斷線程是否存活。線程因某些原因進(jìn)入阻塞狀態(tài)。執(zhí)行同步代碼塊的過程中執(zhí)行了當(dāng)前線程放棄開始睡眠進(jìn)入就緒狀態(tài)但是不會(huì)釋放鎖。

JVM中存在一個(gè)主存區(qū)（Main Memory或Java Heap Memory）,Java中所有變量都是存在主存中的,對(duì)于所有線程進(jìn)行共享,而每個(gè)線程又存在自己的工作內(nèi)存（Working Memory）,工作內(nèi)存中保存的是主存中某些變量的拷貝,線程對(duì)所有變量的操作并非發(fā)生在主存區(qū),而是發(fā)生在工作內(nèi)存中,而線程之間是不能直接相互訪問,變量在程序中的傳遞,是依賴主存來完成的。而在多核處理器下,大部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在高速緩存中,如果高速緩存不經(jīng)過內(nèi)存的時(shí)候,也是不可見的一種表現(xiàn)。在Java程序中,內(nèi)存本身是比較昂貴的資源,其實(shí)不僅僅針對(duì)Java應(yīng)用程序,對(duì)操作系統(tǒng)本身而言內(nèi)存也屬于昂貴資源,Java程序在性能開銷過程中有幾個(gè)比較典型的可控制的來源。synchronized和volatile關(guān)鍵字提供的內(nèi)存中模型的可見性保證程序使用一個(gè)特殊的、存儲(chǔ)關(guān)卡（memory barrier）的指令,來刷新緩存,使緩存無效,刷新硬件的寫緩存并且延遲執(zhí)行的傳遞過程,無疑該機(jī)制會(huì)對(duì)Java程序的性能產(chǎn)生一定的影響。

在java虛擬機(jī)進(jìn)程中,執(zhí)行程序代碼的任務(wù)是由線程看來完成的。每個(gè)線程都有一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器和方法調(diào)用棧。程序計(jì)數(shù)器：pc寄存器,當(dāng)線程執(zhí)行一個(gè)方法時(shí),程序計(jì)數(shù)器指向方法區(qū)中下一條要執(zhí)行的字節(jié)碼指令。方法調(diào)用棧：用來跟蹤線程運(yùn)行中一系列方法的調(diào)用過程,棧中的元素稱為棧幀。每當(dāng)線程調(diào)用一個(gè)方法,就會(huì)壓棧一個(gè)新幀,幀用來保存方法的參數(shù),局部變量,運(yùn)算過程中產(chǎn)生的臨時(shí)數(shù)據(jù)。java虛擬機(jī)的主線程是它從啟動(dòng)類的main()方法開始運(yùn)行。此外,用戶也可以創(chuàng)建自己的線程,兩種方式：繼承 Thread 類,實(shí)現(xiàn) Runnable 接口。
但是運(yùn)行一個(gè)線程必須使用Thread.strat(),切記：1.不可直接運(yùn)行run(),直接運(yùn)行run()只是單純的方法調(diào)用,并不會(huì)產(chǎn)出新的線程。2.不要隨意覆蓋start(),如果必須覆蓋記得首先調(diào)用super.start()。線程是不會(huì)順序執(zhí)行的,一切都由操作系統(tǒng)調(diào)度決定,并且一個(gè)線程只能啟動(dòng)一次,第二次啟動(dòng)會(huì)拋出:IllegalThreadStateException,但是并不會(huì)影響之前啟動(dòng)的線程工作。

public class MyRunnable implements Runnable{
            @Override
            public void run() {
                    System.out.println("runnable running");
           }
    }

    
    public class MyThread extends Thread{
            @Override
             public void run(){
                System.out.println("thread running");
            }
    }

新建狀態(tài)：new 語句創(chuàng)建的狀態(tài),此時(shí)它和其他java對(duì)象一樣,僅僅在堆中被分配了內(nèi)存。

就緒狀態(tài)：當(dāng)一個(gè)線程被其他線程調(diào)用了start(),此時(shí)jvm會(huì)為它創(chuàng)建程序計(jì)數(shù)器和方法調(diào)用棧。處于改狀態(tài)的線程位于可運(yùn)行池,等待獲取CPU的執(zhí)行權(quán)。

運(yùn)行狀態(tài)：處于改狀態(tài)的線程占用CPU,正在執(zhí)行程序代碼。如果計(jì)算機(jī)只有一個(gè)單核CPU那么永遠(yuǎn)hi只有一個(gè)線程處于改狀態(tài)。只有處于就緒狀態(tài)的線程才可能成為運(yùn)行狀態(tài)。

阻塞狀態(tài)：線程因?yàn)槟承┰蚍艞壛薈PU暫停執(zhí)行。此時(shí)線程放棄CPU的執(zhí)行權(quán),直到進(jìn)入就緒狀態(tài)才可能再次變?yōu)檫\(yùn)行狀態(tài)。阻塞狀態(tài)3中情況：

對(duì)象等待池阻塞：線程執(zhí)行了某個(gè)對(duì)象的wait(),線程被jvm放入這個(gè)對(duì)象的等待池之中。（用sleep()方法的過程中,線程不會(huì)釋放對(duì)象鎖。而當(dāng)調(diào)用wait()方法的時(shí)候,線程會(huì)放棄對(duì)象鎖,進(jìn)入等待此對(duì)象的等待鎖定池,只有針對(duì)此對(duì)象調(diào)用notify()方法后本線程才進(jìn)入對(duì)象鎖定池準(zhǔn)備。）

對(duì)象同步鎖阻塞：線程試圖獲取對(duì)象的同步鎖,如果同步鎖已經(jīng)被其他線程持有,jvm會(huì)把該線程放入對(duì)象鎖池中。

其他阻塞狀態(tài)：當(dāng)前線程執(zhí)行sleep(),或者調(diào)用其它線程的join()（把指定的線程加入到當(dāng)前線程,可以將兩個(gè)交替執(zhí)行的線程合并為順序執(zhí)行的線程。比如在線程B中調(diào)用了線程A的Join()方法,直到線程A執(zhí)行完畢后,才會(huì)繼續(xù)執(zhí)行線程B。）,或者發(fā)出了IO請(qǐng)求。

死亡狀態(tài)：線程退出run(),有可能是正常執(zhí)行完成,也有可能遇見異常退出。但是都不會(huì)對(duì)其他線程造成影響。Thread類有isAlive()（新建與死亡狀態(tài)返回false,其余狀態(tài)返回true）判斷線程是否存活。

一個(gè)單核CPU在一個(gè)時(shí)刻只能執(zhí)行一個(gè)機(jī)器指令。線程只有通過獲得CPU才能執(zhí)行自己的程序代碼。所謂多線程的并發(fā)執(zhí)行,其實(shí)從宏觀上來看：各個(gè)線程輪流獲得CPU的使用權(quán),分別執(zhí)行各自的任務(wù)。jvm采用搶占式調(diào)度模型,是指先讓高優(yōu)先級(jí)線程獲得CPU。如果優(yōu)先級(jí)相同,隨機(jī)選擇一個(gè)執(zhí)行。處于運(yùn)行狀態(tài)的線程或一直執(zhí)行,直到不得不放棄CPU,一般有如下原因：

1. jvm讓其放棄CPU轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)。        
2. 線程因某些原因進(jìn)入阻塞狀態(tài)。       
3. 運(yùn)行結(jié)束退出run()。

值得注意一點(diǎn)：java的線程優(yōu)先級(jí)使用Thread.setPriority(int)設(shè)置,通常三個(gè)靜態(tài)常量選擇：Thread.MAX_PRIORITY(默認(rèn)：10),Thread.MIN_PRIORITY(默認(rèn)：1),Thread.NORM_PRIORITY(默認(rèn)：5)。但是各個(gè)操作系統(tǒng)的線程優(yōu)先級(jí)并不相同,所以為了確保程序能夠在不同平臺(tái)正常執(zhí)行,我們只是用這三個(gè)值,不會(huì)使用1-10中的其他數(shù)字。常用方法：

Thread.sleep(long millis): 當(dāng)前線程放棄CPU進(jìn)入阻塞狀態(tài),經(jīng)過milli毫秒后恢復(fù)就緒狀態(tài),不放棄對(duì)象鎖的持有。

Thread.yield(): 讓出CPU執(zhí)行權(quán)進(jìn)入就緒狀態(tài),給另一個(gè)擁有相同或者大于優(yōu)先級(jí)的線程,如果沒滿足條件的線程,則什么都不做。

Thread.join(): 當(dāng)前線程調(diào)用另一個(gè)線程的join(),并且等待被調(diào)用線程執(zhí)行完后再繼續(xù)執(zhí)行。

Object.wait(): 當(dāng)前線程必須擁有當(dāng)前對(duì)象鎖。如果當(dāng)前線程不是此鎖的擁有者,會(huì)拋出IllegalMonitorStateException異常。喚醒當(dāng)前對(duì)象鎖的等待線程使用notify或notifyAll方法,也必須擁有相同的對(duì)象鎖,否則也會(huì)拋出IllegalMonitorStateException異常。waite()和notify()必須synchronized函數(shù)或synchronized　block中進(jìn)行調(diào)用。如果在non-synchronized函數(shù)或non-synchronized　block中進(jìn)行調(diào)用,雖然能編譯通過,但在運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生IllegalMonitorStateException的異常。

Object.notify(): 執(zhí)行該方法的線程隨機(jī)喚醒對(duì)象等待池中的一個(gè)線程,并將其裝入對(duì)象鎖池之中。

并發(fā)編程三個(gè)概念：

原子性：一個(gè)操作或者多個(gè)操作,要么全部成功,要么全部失敗。

可見性：當(dāng)多個(gè)線程訪問同一變量時(shí),一個(gè)線程修改了該變量的值,其他線程能立即看到修改后的值。

有序性：程序執(zhí)行的順序按照代碼的先后順序執(zhí)行。（你以為這是廢話？請(qǐng)了解指令重排序）。這三個(gè)特性中2,3可以由volatile關(guān)鍵字保證（2.緩存一致性協(xié)議,3.禁止指令重排序）,1只能由同步方式保證。

同步是解決資源共享的有效手段。當(dāng)一個(gè)線程在操作共享變量的時(shí)候,其他線程只能等待。只有當(dāng)該線程執(zhí)行完同步代碼塊后,其他線程才能有機(jī)會(huì)操作共享資源。通常有如下幾種同步方式：

synchorized關(guān)鍵字: 修飾方法或者使用同步代碼塊。

ReentrantLock重入鎖對(duì)象： 鎖住共享變量的操作。

使用并發(fā)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)象：Atomic系列,Concurrent系列等。

但是同步的操作,代價(jià)較大,我們應(yīng)該盡可能減少同步操作,是的一個(gè)線程能盡快的釋放鎖,減少其他線程執(zhí)行的時(shí)間。由于等待一個(gè)鎖的線程只有在獲得了這把鎖之后,
才能繼續(xù)執(zhí)行所以讓持有鎖的線程及時(shí)釋放鎖的相當(dāng)重要的。

以下情況線程釋放鎖：

執(zhí)行完同步代碼塊。

執(zhí)行同步代碼塊的過程中,遇見異常,線程死亡,鎖被釋放。

執(zhí)行同步代碼塊的過程中,執(zhí)行了鎖所屬對(duì)象的wait(),這個(gè)線程會(huì)釋放鎖進(jìn)入對(duì)象等待池。

以下情況線程不會(huì)釋放鎖：

執(zhí)行同步代碼塊的過程中,執(zhí)行了Thread.sleep(),當(dāng)前線程放棄CPU開始睡眠進(jìn)入阻塞狀態(tài),但是不會(huì)釋放鎖。

執(zhí)行同步代碼塊的過程中,執(zhí)行了Thread.yield(),當(dāng)前線程放棄CPU開始睡眠進(jìn)入就緒狀態(tài),但是不會(huì)釋放鎖。

執(zhí)行同步代碼塊的過程中,其他線程執(zhí)行了當(dāng)前線程的suspend()（已廢棄,同時(shí)廢棄的還有：Thread.stop(),Thread.resume()）,當(dāng)前線程被暫停,但是不會(huì)釋放鎖。 死鎖兩個(gè)線程互相等待對(duì)方持有的鎖,統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)入阻塞狀態(tài),jvm不檢測(cè)也不避免這種情況。

不同的線程需要協(xié)作完成工作（一種情況是:線程2需要線程1的執(zhí)行結(jié)果）。

- Object.wait(): 執(zhí)行該放大的線程釋放它持有的該對(duì)象的共享鎖（前提時(shí)必須持有該共享鎖）,該線程進(jìn)入對(duì)象等待池,等待其他線程將其喚醒。
    
- Object.notify(): 執(zhí)行該方法的線程隨機(jī)喚醒對(duì)象等待池中的一個(gè)線程,并將其裝入對(duì)象鎖池之中。

補(bǔ)充：

1.鎖池:假設(shè)線程A已經(jīng)擁有了某個(gè)對(duì)象(注意:不是類)的鎖,而其它的線程想要調(diào)用這個(gè)對(duì)象的某個(gè)synchronized方法(或者synchronized塊),由于這些線程在進(jìn)入對(duì)象的synchronized方法之前必須先獲得該對(duì)象的鎖的擁有權(quán)。但是該對(duì)象的鎖目前正被線程A擁有,所以這些線程就進(jìn)入了該對(duì)象的鎖池中。

2.等待池:假設(shè)一個(gè)線程A調(diào)用了某個(gè)對(duì)象的wait()方法,線程A就會(huì)釋放該對(duì)象的鎖(因?yàn)閣ait()方法必須出現(xiàn)在synchronized中,這樣自然在執(zhí)行wait()方法之前線程A就已經(jīng)擁有了該對(duì)象的鎖),同時(shí)線程A就進(jìn)入到了該對(duì)象的等待池中。如果另外的一個(gè)線程調(diào)用了相同對(duì)象的notifyAll()方法,那么處于該對(duì)象的等待池中的線程就會(huì)全部進(jìn)入該對(duì)象的鎖池中,準(zhǔn)備爭(zhēng)奪鎖的擁有權(quán)。如果另外的一個(gè)線程調(diào)用了相同對(duì)象的notify()方法,那么僅僅有一個(gè)處于該對(duì)象的等待池中的線程(隨機(jī))會(huì)進(jìn)入該對(duì)象的鎖池。步驟如下（后面會(huì)有代碼實(shí)例）:

   1. t1執(zhí)行s的一個(gè)同步代碼塊,t1持有s的共享鎖,t2在s的鎖池中等待。
   
   2. t1在同步代碼中執(zhí)行s.wait(0,t1釋放s的共享鎖,進(jìn)入s的等待池。
   
   3. s的鎖池中t2獲得共享鎖執(zhí)行s的另一同步代碼塊。
   
   4. t2在同步代碼塊中執(zhí)行s.notify(),JVM將t1從s的等待池轉(zhuǎn)入s的鎖池。
   
   5. t2完成同步代碼,釋放鎖,t1獲得鎖繼續(xù)執(zhí)行同步代碼。        
    

eg：兩個(gè)線程，一個(gè)線程將某個(gè)對(duì)象的某個(gè)成員變量的值加1，而另外一個(gè)線程將這個(gè)成員變量的值減1.使得該變量的值始終處于[0,2].初始值為0:

當(dāng)一個(gè)線程處于阻塞狀態(tài)時(shí),另一個(gè)線程調(diào)用阻塞線程的interrupt(),阻塞線程收到InterruptException,并退出阻塞狀態(tài),開始進(jìn)行異常處理。代碼：

@Override            
        public void run() {                
            System.out.println("runnable running");                
            try {                   
                 Thread.sleep(1l);                
            } catch (InterruptedException e) {     
                  //-----start異常處理----                    
                e.printStackTrace();                   
                  //-----end異常處理-----                
            }            
        }

并發(fā)編程的知識(shí)非常復(fù)雜，以上只是一些皮毛，后續(xù)還將學(xué)習(xí)Synchronized，ReentrantLock，F(xiàn)uture，F(xiàn)utureTask,Executor，F(xiàn)ork/Join,CompletableFuture,Map-Reduce等相關(guān)知識(shí)，最后用一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目來完成這部分知識(shí)的學(xué)習(xí)。