9线程的生命周期

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线程声明周期

生命周期中各个节点的状态转移机制是怎样的

通用线程生命周期

  1. 初始状态
    编程语言层面的线程被创建，操作系统层面真正的线程未创建，不可分配CPU
  2. 可运行状态
    操作系统层面线程创建完成，可分配CPU
  3. 运行状态
    有空闲CPU时，分配到CPU的线程变为运行态
  4. 休眠状态
    运行态线程调用阻塞API（如阻塞方式读取文件）或等待某个事件（如条件变量），此时线程进入休眠态，释放CPU。等待事件出现后，从休眠太转变为可运行态（休眠态不会获得CPU使用权）
  5. 终止状态
    执行完毕或异常才进入终止，生命周期结束，不可切换为其他状态。

Java中线程的生命周期

  • NEW（初始化状态）
    调用线程对象的start方法即可从NEW状态转换到RUNNABLE状态
  • RUNNABLE（可运行/运行状态）
  • BLOCKED（阻塞状态）
  • WAITING（无时限等待）
  • TIMED_WAITING（有时限等待）
  • TERMINATED（终止状态）

Java线程中的BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING都是操作系统线程的休眠状态，没有CPU的使用权

NEW 到 RUNNABLE

调用线程对象的start方法即可从NEW状态转换到RUNNABLE状态

创建 Thread 对象主要有两种方法

  1. 继承Thread重写run方法
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    // 自定义线程对象
    class MyThread extends Thread {
      public void run() {
        // 线程需要执行的代码
        ......
      }
    }
    // 创建线程对象
    MyThread myThread = new MyThread();
  2. 实现Runable接口，重写run方法
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    // 实现 Runnable 接口
    class Runner implements Runnable {
      @Override
      public void run() {
        // 线程需要执行的代码
        ......
      }
    }
    // 创建线程对象
    Thread thread = new Thread(new Runner());

RUNNABLE 与 BLOCKED

只有一种场景会触发，线程等待synchronized的隐式锁就会从RUNNABLE转换到BLOCKED状态

线程调用阻塞式API（如阻塞方式读取文件、网络通信）
操作系统层面线程是会转换到休眠状态的，系统线程释放CPU挂起直到I/O完成
Java线程的状态会依然保持RUNNABLE状态。
JVM层面不关心操作系统调度相关的状态，JVM看来等待CPU使用权（操作系统层面此时处于可执行状态，JVM层合并了可运行、运行状态）与等待 I/O（操作系统层面此时处于休眠状态）没有区别。

我们平时所谓的Java在调用阻塞式API时，线程会阻塞，指的是操作系统线程的状态，并不是Java线程的状态。

阻塞状态不会响应中断

RUNNABLE 与 WAITING

  1. 获得synchronized隐式锁的线程，调用无参数的Object.wait()方法
  2. 调用无参数的Thread.join()方法
  3. 调用LockSupport.park()方法
    unpark线程的状态又会从WAITING状态转换到RUNNABLE

RUNNABLE 与 TIMED_WAITING

  1. 带超时参数的Thread.sleep(long millis)方法
  2. 获得synchronized隐式锁的线程，调用带超时参数的Object.wait(long timeout)方法
  3. 调用带超时参数的Thread.join(long millis)方法\
  4. 调用带超时参数的LockSupport.parkNanos(Object blocker, long deadline)方法
  5. 调用带超时参数的LockSupport.parkUntil(long deadline)方法

TIMED_WAITING和WAITING只是超时参数

RUNNABLE 到 TERMINATED

  1. 线程执行完成自动
  2. 执行run方法时抛出异常
  3. 调用interrupt方法
  4. 调用stop方法（已弃用）
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Thread th = Thread.currentThread();
while(true) {
  if(th.isInterrupted()) {
    break;
  }
  // 省略业务代码无数
  try {
    Thread.sleep(100);
  }catch (InterruptedException e){
    e.printStackTrace();//捕获到中断异常会重置中断状态，可能会无限循环
  }
}

stop与interrupt区别

stop杀死线程，不会释放锁，导致其他线程无法获取到锁。类似的方法还有suspend,resume都不建议使用

interrupt通知线程，线程有机会做一些操作，也可忽略此通知。
通知方式：异常，主动监测

异常：在线程A wait，join，sleep时线程B调用A.interrupt，以上三个方法会抛出异常
主动监测：线程调用isInterrupted方法自己检查

诊断多线程BUG

jstack命令或者Java VisualVM可视化工具导出JVM线程栈信息,包括线程的当前状态、调用栈，还包括了锁的信息

示例

  1. 查询进程id
    jsp -l 命令查看本机所有java进程pid

  2. top查看目前正在运行的进程使用系统资源情况

  3. 导出指定进程pid所有线程信息
    jstack [-F] [-l] pid > xxx.log
    -F强制导出

  4. 分析

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    "consumer_redirectUrl_topic_jmq206_1546013217302" daemon prio=10 tid=0x00007f1bf03f6800 nid=0x693e waiting on condition [0x00007f1b38388000]
       java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (parking)
        at sun.misc.Unsafe.park(Native Method)
        - parking to wait for  <0x00000000f76e21a0> (a java.util.concurrent.CountDownLatch$Sync)
        at java.util.concurrent.locks.LockSupport.parkNanos(LockSupport.java:226)
        at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.doAcquireSharedNanos(AbstractQueuedSynchronizer.java:1033)
        at java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer.tryAcquireSharedNanos(AbstractQueuedSynchronizer.java:1326)
        at java.util.concurrent.CountDownLatch.await(CountDownLatch.java:282)
        at com.jd.jmq.common.network.netty.ResponseFuture.await(ResponseFuture.java:133)
        at com.jd.jmq.common.network.netty.NettyTransport.sync(NettyTransport.java:241)
        at com.jd.jmq.common.network.netty.failover.FailoverNettyClient.sync(FailoverNettyClient.java:94)
        at com.jd.jmq.client.consumer.GroupConsumer.pull(GroupConsumer.java:246)
        at com.jd.jmq.client.consumer.GroupConsumer$QueueConsumer.run(GroupConsumer.java:445)
        at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

       Locked ownable synchronizers:
        - None

    线程名：consumer_redirectUrl_topic_jmq206_1546013217302
    线程优先级：prio=10
    java线程的identifier：tid=0x00007f1bf03f6800
    native线程的identifier：nid=0x693e
    线程的状态：waiting on condition [0x00007f1b38388000]
    java.lang.Thread.State: TIMED_WAITING (parking)
    线程栈起始地址：[0x00007f1b38388000]

根据进程id获取线程
top -H -p
将线程ID转换为16进制，在线程dump文件中搜索相关信息
例如：27840 ==> 6cc0