摘要：
Java 中 Thread类 的各种操作与线程的生命周期密不可分，了解线程的生命周期有助于对Thread类中的各方法的理解。一般来说，线程从最初的创建到最终的消亡，要经历创建、就绪、运行、阻塞 和 消亡 五个状态。在线程的生命周期中，上下文切换通过存储和恢复CPU状态使得其能够从中断点恢复执行。结合 线程生命周期，本文最后详细介绍了 Thread 各常用 API。特别地，在介绍会导致线程进入Waiting状态(包括Timed Waiting状态)的相关API时，笔者会特别关注两个问题：
客户端调用该API后，是否会释放锁(如果此时拥有锁的话)；
客户端调用该API后，是否会交出CPU(一般情况下，线程进入Waiting状态(包括Timed Waiting状态)时都会交出CPU)；
一. 线程的生命周期
Java 中 Thread类 的具体操作与线程的生命周期密不可分，了解线程的生命周期有助于对Thread类中的各方法的理解。
在 Java虚拟机 中，线程从最初的创建到最终的消亡，要经历若干个状态：创建(new)、就绪(runnable/start)、运行(running)、阻塞(blocked)、等待(waiting)、时间等待(time waiting) 和 消亡(dead/terminated)。在给定的时间点上，一个线程只能处于一种状态，各状态的含义如下图所示：
当我们需要线程来执行某个子任务时，就必须先创建一个线程。但是线程创建之后，不会立即进入就绪状态，因为线程的运行需要一些条件（比如程序计数器、Java栈、本地方法栈等），只有线程运行需要的所有条件满足了，才进入就绪状态。当线程进入就绪状态后，不代表立刻就能获取CPU执行时间，也许此时CPU正在执行其他的事情，因此它要等待。当得到CPU执行时间之后，线程便真正进入运行状态。线程在运行状态过程中，可能有多个原因导致当前线程不继续运行下去，比如用户主动让线程睡眠（睡眠一定的时间之后再重新执行）、用户主动让线程等待，或者被同步块阻塞，此时就对应着多个状态：time waiting（睡眠或等待一定的时间）、waiting（等待被唤醒）、blocked（阻塞）。当由于突然中断或者子任务执行完毕，线程就会被消亡。
实际上，Java只定义了六种线程状态，分别是 New, Runnable, Waiting，Timed Waiting、Blocked 和 Terminated。为形象表达线程从创建到消亡之间的状态，下图将Runnable状态分成两种状态：正在运行状态和就绪状态：
二. 上下文切换
以单核CPU为例，CPU在一个时刻只能运行一个线程。CPU在运行一个线程的过程中，转而去运行另外一个线程，这个叫做线程 上下文切换（对于进程也是类似）。
由于可能当前线程的任务并没有执行完毕，所以在切换时需要保存线程的运行状态，以便下次重新切换回来时能够紧接着之前的状态继续运行。举个简单的例子：比如，一个线程A正在读取一个文件的内容，正读到文件的一半，此时需要暂停线程A，转去执行线程B，当再次切换回来执行线程A的时候，我们不希望线程A又从文件的开头来读取。
因此需要记录线程A的运行状态，那么会记录哪些数据呢？因为下次恢复时需要知道在这之前当前线程已经执行到哪条指令了，所以需要记录程序计数器的值，另外比如说线程正在进行某个计算的时候被挂起了，那么下次继续执行的时候需要知道之前挂起时变量的值时多少，因此需要记录CPU寄存器的状态。所以，一般来说，线程上下文切换过程中会记录程序计数器、CPU寄存器状态等数据。
实质上， 线程的上下文切换就是存储和恢复CPU状态的过程，它使得线程执行能够从中断点恢复执行，这正是有程序计数器所支持的。
虽然多线程可以使得任务执行的效率得到提升，但是由于在线程切换时同样会带来一定的开销代价，并且多个线程会导致系统资源占用的增加，所以在进行多线程编程时要注意这些因素。
三. 线程的创建
在 Java 中，创建线程去执行子任务一般有两种方式：继承 Thread 类和实现 Runnable 接口。其中，Thread 类本身就实现了 Runnable 接口，而使用继承 Thread 类的方式创建线程的最大局限就是不支持多继承。特别需要注意两点，
1、实现多线程必须重写run()方法，即在run()方法中定义需要执行的任务;
2、run()方法不需要用户来调用。
线程创建的代码如下：
创建好自己的线程类之后，就可以创建线程对象了，然后通过start()方法去启动线程。注意，run() 方法中只是定义需要执行的任务，并且其不需要用户来调用。当通过start()方法启动一个线程之后，若线程获得了CPU执行时间，便进入run()方法体去执行具体的任务。如果用户直接调用run()方法，即相当于在主线程中执行run()方法，跟普通的方法调用没有任何区别，此时并不会创建一个新的线程来执行定义的任务。实际上，start()方法的作用是通知 “线程规划器” 该线程已经准备就绪，以便让系统安排一个时间来调用其 run()方法，也就是使线程得到运行。Thread 类中的 run() 方法定义为
四. Thread 类详解
Thread 类实现了 Runnable 接口，在 Thread 类中，有一些比较关键的属性，比如name是表示Thread的名字，可以通过Thread类的构造器中的参数来指定线程名字，priority表示线程的优先级（最大值为10，最小值为1，默认值为5），daemon表示线程是否是守护线程，target表示要执行的任务。
1、与线程运行状态有关的方法
1) start 方法
start() 用来启动一个线程，当调用该方法后，相应线程就会进入就绪状态，该线程中的run()方法会在某个时机被调用。
2）run 方法
run()方法是不需要用户来调用的。当通过start()方法启动一个线程之后，一旦线程获得了CPU执行时间，便进入run()方法体去执行具体的任务。注意，创建线程时必须重写run()方法，以定义具体要执行的任务。
一般来说，有两种方式可以达到重写run()方法的效果：
1、直接重写：直接继承Thread类并重写run()方法；
2、间接重写：通过Thread构造函数传入Runnable对象 (注意，实际上重写的是 Runnable对象 的run() 方法)。
3）sleep 方法
方法 sleep() 的作用是在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程（即 currentThread() 方法所返回的线程）睡眠，并交出 CPU 让其去执行其他的任务。当线程睡眠时间满后，不一定会立即得到执行，因为此时 CPU 可能正在执行其他的任务。所以说，调用sleep方法相当于让线程进入阻塞状态。该方法有如下两条特征：
1、如果调用了sleep方法，必须捕获InterruptedException异常或者将该异常向上层抛出；
2、sleep方法不会释放锁，也就是说如果当前线程持有对某个对象的锁，则即使调用sleep方法，其他线程也无法访问这个对象。
4）yield 方法
调用 yield()方法会让当前线程交出CPU资源，让CPU去执行其他的线程。但是，yield()不能控制具体的交出CPU的时间。需要注意的是，
yield()方法只能让 拥有相同优先级的线程 有获取 CPU 执行时间的机会；
调用yield()方法并不会让线程进入阻塞状态，而是让线程重回就绪状态，它只需要等待重新得到 CPU 的执行；
它同样不会释放锁。
5）join 方法
假如在main线程中调用thread.join方法，则main线程会等待thread线程执行完毕或者等待一定的时间。详细地，如果调用的是无参join方法，则等待thread执行完毕；如果调用的是指定了时间参数的join方法，则等待一定的时间。join()方法有三个重载版本：
以 join(long millis) 方法为例，其内部调用了Object的wait()方法，如下图：
根据以上源代码可以看出，join()方法是通过wait()方法 (Object 提供的方法) 实现的。当 millis == 0 时，会进入 while(isAlive()) 循环，并且只要子线程是活的，宿主线程就不停的等待。 wait(0) 的作用是让当前线程(宿主线程)等待，而这里的当前线程是指 Thread.currentThread() 所返回的线程。所以，虽然是子线程对象(锁)调用wait()方法，但是阻塞的是宿主线程。
看下面的例子，当 main线程 运行到 thread1.join() 时，main线程会获得线程对象thread1的锁(wait 意味着拿到该对象的锁)。只要 thread1线程 存活， 就会调用该对象锁的wait()方法阻塞 main线程，直至 thread1线程 退出才会使 main线程 得以继续执行。
看上面的例子，当 main线程 运行到 thread1.join() 时，main线程会获得线程对象thread1的锁(wait 意味着拿到该对象的锁)。只要 thread1线程 存活， 就会调用该对象锁的wait()方法阻塞 main线程。那么，main线程被什么时候唤醒呢？事实上，有wait就必然有notify。在整个jdk里面，我们都不会找到对thread1线程的notify操作。这就要看jvm代码了：
至此，thread1线程对象锁调用了notifyall，那么main线程也就能继续跑下去了。
由于 join方法 会调用 wait方法 让宿主线程进入阻塞状态，并且会释放线程占有的锁，并交出CPU执行权限。结合 join 方法的声明，有以下三条：
1、join方法同样会会让线程交出CPU执行权限；
2、join方法同样会让线程释放对一个对象持有的锁；
3、如果调用了join方法，必须捕获InterruptedException异常或者将该异常向上层抛出。
6）interrupt 方法
interrupt，顾名思义，即中断的意思。单独调用interrupt方法可以使得 处于阻塞状态的线程 抛出一个异常，也就是说，它可以用来中断一个正处于阻塞状态的线程；另外，通过 interrupted()方法 和 isInterrupted()方法 可以停止正在运行的线程。interrupt 方法在 JDK 中的定义为：
interrupted() 和 isInterrupted()方法在 JDK 中的定义分别为：
下面看一个例子：
从这里可以看出，通过interrupt方法可以中断处于阻塞状态的线程。那么能不能中断处于非阻塞状态的线程呢？看下面这个例子：
运行该程序会发现，while循环会一直运行直到变量i的值超出Integer.MAX_VALUE。所以说，直接调用interrupt() 方法不能中断正在运行中的线程。但是，如果配合 isInterrupted()/interrupted() 能够中断正在运行的线程，因为调用interrupt()方法相当于将中断标志位置为true，那么可以通过调用isInterrupted()/interrupted()判断中断标志是否被置位来中断线程的执行。比如下面这段代码：
但是，一般情况下，不建议通过这种方式来中断线程，一般会在MyThread类中增加一个 volatile 属性 isStop 来标志是否结束 while 循环，然后再在 while 循环中判断 isStop 的值。例如：
那么，就可以在外面通过调用setStop方法来终止while循环。
7）stop方法
stop() 方法已经是一个 废弃的 方法，它是一个 不安全的 方法。因为调用 stop() 方法会直接终止run方法的调用，并且会抛出一个ThreadDeath错误，如果线程持有某个对象锁的话，会完全释放锁，导致对象状态不一致。所以， stop() 方法基本是不会被用到的。
2、线程常用操作
1)、获得代码调用者信息
currentThread() 方法返回代码段正在被哪个线程调用的信息。其在 Thread类 中定义如下：
下面的例子给出了 currentThread() 方法的使用方式：
首先来看前四行的输出。我们知道 CountOperate 继承了 Thread 类，那么 CountOperate 就得到了 Thread类的所有非私有属性和方法。CountOperate 构造方法中的 super(“Thread-CO”);意味着调用了父类Thread的构造器Thread(String name)，也就是为 CountOperate线程 赋了标识名。由于该构造方法是由main()方法调用的，因此此时 Thread.currentThread() 返回的是main线程；而 this.getName() 返回的是CountOperate线程的标识名。
其次，在main线程启动了t1线程之后，CPU会在某个时机执行类CountOperate的run()方法。此时，Thread.currentThread() 返回的是t1线程，因为是t1线程的启动使run()方法得到了执行；而 this.getName() 返回的仍是CountOperate线程的标识名，因为此时this指的是传进来的CountOperate对象(具体原因见上面对run()方法的介绍)，由于它本身也是一个线程对象，所以可以调用getName()得到相应的标识名。
在main线程启动了CountOperate线程之后，CPU也会在某个时机执行类该线程的run()方法。此时，Thread.currentThread() 返回的是CountOperate线程，因为是CountOperate线程的启动使run()方法得到了执行；而 this.getName() 返回的仍是CountOperate线程的标识名，因为此时this指的就是刚刚创建的CountOperate对象本身，所以得到的仍是 “Thread-CO ”。
2）、判断线程是否处于活动状态
方法 isAlive() 的功能是判断调用该方法的线程是否处于活动状态。其中，活动状态指的是线程已经 start (无论是否获得CPU资源并运行) 且尚未结束。
下面的例子给出了 isAlive() 方法的使用方式：
该程序所反映的知识点与上面的程序类似，此不赘述。
3)、获取线程唯一标识
方法 getId() 的作用是取得线程唯一标识，由JVM自动给出。
4)、getName和setName
用来得到或者设置线程名称。如果我们不手动设置线程名字，JVM会为该线程自动创建一个标识名，形式为： Thread-数字。
5)、getPriority和setPriority
在操作系统中，线程可以划分优先级，优先级较高的线程得到的CPU资源较多，也就是CPU优先执行优先级较高的线程。设置线程优先级有助于帮助 “线程规划器” 确定在下一次选择哪个线程来获得CPU资源。特别地，在 Java 中，线程的优先级分为 1 ~ 10 这 10 个等级，如果小于 1 或大于 10，则 JDK 抛出异常 IllegalArgumentException ，该异常是 RuntimeException 的子类，属于不受检异常。JDK 中使用 3 个常量来预置定义优先级的值，如下：
在 Thread类中，方法 setPriority() 的定义为：
(1). 线程优先级的继承性
在 Java 中，线程的优先级具有继承性，比如 A 线程启动 B 线程， 那么 B 线程的优先级与 A 是一样的。
(2). 线程优先级的规则性和随机性
线程的优先级具有一定的规则性，也就是CPU尽量将执行资源让给优先级比较高的线程。特别地，高优先级的线程总是大部分先执行完，但并不一定所有的高优先级线程都能先执行完。
6)、守护线程 (Daemon)
在 Java 中，线程可以分为两种类型，即用户线程和守护线程。守护线程是一种特殊的线程，具有“陪伴”的含义：当进程中不存在非守护线程时，则守护线程自动销毁，典型的守护线程就是垃圾回收线程。任何一个守护线程都是整个JVM中所有非守护线程的保姆，只要当前JVM实例中存在任何一个非守护线程没有结束，守护线程就在工作；只有当最后一个非守护线程结束时，守护线程才随着JVM一同结束工作。 在 Thread类中，方法 setDaemon() 的定义为：
三. 小结
1). 对于上述线程的各项基本操作，其所操作的对象满足：
若该操作是静态方法，也就是说，该方法属于类而非具体的某个对象，那么该操作的作用对象就是 currentThread() 方法所返回 Thread 对象；
若该操作是实例方法，也就是说，该方法属于对象，那么该操作的作用对象就是调用该方法的 Thread 对象。
2). 对于上述线程的各项基本操作，有：
线程一旦被阻塞，就会释放 CPU；
当线程出现异常且没有捕获处理时，JVM会自动释放当前线程占用的锁，因此不会由于异常导致出现死锁现象。
对于一个线程，CPU 的释放 与 锁的释放没有必然联系。
3). Thread类 中的方法调用与线程状态关系如下图：
