Java線程狀態與線程通訊wait/notify，park/unpark機制

Java線程狀態

Java線程共有6個狀態，在java.lang.Thread.State中明確定義。

線程狀態圖：

1.NEW 尚未啓動的線程的狀態

2.Runnable 可運行的線程的狀態，包括等待CPU調度和正在運行的線程的狀態

3.Blocked 等待監視器鎖的阻塞線程的狀態，處於synchronized同步代碼塊或方法中被阻塞

4.Waiting 等待線程的狀態。通過下列不帶超時的方式：Object.wait、Thread.join、LockSupport.park

處於等待狀態的線程正在等待另一個線程執行特定的動作，如一個線程調用了Object.wait()，此時會等待另一個線程調用同一個對象的Object.notify()或Object.notifyAll()

5.Timed Waiting 指定等待時間的等待線程的狀態，通過下列帶超時的方式：

Thread.sleep、Object.wait、Thread.join、LockSupport.parkNanos、LockSupport.parkUntil

6.Terminated 終止線程的狀態。線程正常執行完成或出現異常而終止

線程間通信

要想實現多個線程之間的協同，如：線程執行先後順序、獲取某個線程執行的結果，終止某個線程等，涉及到線程之間的相互通訊，分爲下面四類：

文件共享
網絡共享
共享變量
jdk提供的線程協調API

這裏主要講通過JDK提供的API實現線程間的協作，JDK中對於需要多線程協作完成某一任務的場景，提供了對應的API支持。多線程協作的經典場景是：生產者-消費者模型（線程等待、線程喚醒）。以生產者-消費者模型爲例，當消費者線程獲取消費對象時，如果獲取消費對象失敗，則消費者線程會進入等待狀態，此時需要生產者線程通知喚醒消費者線程，每當生產者線程生產消費對象時，會通知喚醒消費者線程。

1.suspend和resume

調用Thread.suspend可以掛起目標線程，通過Thread.resume可以恢復線程的執行。由於suspend掛起之後並不會釋放鎖，而且必須先suspend再resume才能喚醒，使用suspend容易出現死鎖代碼，因此suspend和resume已被棄用。

suspend死鎖的兩個示例

public static Object baozidian = null;

/** 死鎖的suspend/resume。 suspend並不會像wait一樣釋放鎖，故此容易寫出死鎖代碼 */
public void suspendResumeDeadLockTest1() throws Exception {
	// 啓動線程
	Thread consumerThread = new Thread(() -> {
		if (baozidian == null) { // 如果沒包子，則進入等待
			System.out.println("1、進入等待");
			// 當前線程拿到鎖，然後掛起
			synchronized (this) {
				Thread.currentThread().suspend();
			}
		}
		System.out.println("2、買到包子，回家");
	});
	consumerThread.start();
	// 3秒之後，生產一個包子
	Thread.sleep(3000L);
	baozidian = new Object();
	// 爭取到鎖以後，再恢復consumerThread
	synchronized (this) {
		consumerThread.resume();
	}
	System.out.println("3、通知消費者");
}

/** 由於先後順序導致程序永久掛起的suspend/resume */
public void suspendResumeDeadLockTest2() throws Exception {
	// 啓動線程
	Thread consumerThread = new Thread(() -> {
		if (baozidian == null) {
			System.out.println("1、沒包子，進入等待");
			try { // 爲這個線程加上一點延時
				Thread.sleep(5000L);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			// 這裏的掛起執行在resume後面
			Thread.currentThread().suspend();
		}
		System.out.println("2、買到包子，回家");
	});
	consumerThread.start();
	// 3秒之後，生產一個包子
	Thread.sleep(3000L);
	baozidian = new Object();
	consumerThread.resume();
	System.out.println("3、通知消費者");
	consumerThread.join();
}

2.wait和notify

只能由同一對象鎖的持有者線程調用Object.wait，也就是在該對象的synchronized同步代碼塊裏，否則會拋出IllegalMonitorStateException。wait方法導致當前線程等待，加入到該對象的等待集合中，並且放棄當前持有的對象鎖。notify/notifyAll方法喚醒一個/所有該對象等待集合中的的線程。

雖然wait會自動解鎖，但是對順序有要求，如果在notify被調用之後，才調用wait方法，也會出現與suspend和resume一樣由於先後順序導致的線程永遠處於等待狀態。

3.park和unpark

park和unpark可以理解爲”許可“機制，線程調用LockSupport.park則會進入等待狀態，等待“許可”，unpark方法喚醒線程，爲特定線程提供“許可”。park和unpark方法不要求調用順序，如果先調用unpark，再調用park，線程會直接被”許可“繼續運行。但是unpark不會疊加，也就是說，連續多次調用unpark後第一次park會被“許可”直接運行，後續的park會進入等待。park/unpark雖然解決了順序問題，但是如果線程持有鎖，不會自動釋放鎖。

僞喚醒

僞喚醒是指線程並非因爲notify、notifyAll、unpark等方法調用而被喚醒，是由於更底層的其他原因導致的。

官方建議應該在循環中檢查等待條件，而不是簡單的用if判斷，原因是處於等待狀態的線程可能會收到錯誤報警和僞喚醒，如果不在循環中檢查等待條件，程序就可能會在沒有滿足條件的情況下繼續運行。

4.stop、destory和interrupt

用於線程終止

線程終止有多種方式：

Thread.stop 強制終止線程，並且清除監視器鎖的信息，但是可能導致線程安全問題，JDK不建議用
Thread.destory JDK爲實現該方法
Thread.interrupt 現在常用的方法，如果目標線程處於Waiting或Timed Waiting等待狀態時，interrupt會生效，並且中斷狀態將被清除，並拋出InterruptedException。如果目標線程被I/O或NIO中的Channel阻塞，同樣，I/O操作會被中斷或者返回特殊異常值，達到終止線程的目的。如果以上條件都不滿足，則會設置此線程的中斷狀態
標誌位代碼邏輯中如果是循環執行，可以增加一個共享變量標誌位，用於判斷程序是否繼續執行

Java線程狀態與線程通訊wait/notify，park/unpark機制