1 线程的状态/生命周期

        Java 的 Thread 类对线程状态进行了枚举：

public class Thread implements Runnable {
    
    public enum State {
        NEW,
        RUNNABLE,
        BLOCKED,
        WAITING,
        TIMED_WAITING,
        TERMINATED;
    }
}

1. 初始(NEW)：新创建了一个线程对象，但还没有调用 start()方法。
2. 运行(RUNNABLE)：Java 线程中将就绪（ready）和运行中（running）两种  状态笼统的称为“运行”。
   1. 线程对象创建后，其他线程(比如 main 线程）调用了该对象的start()方法。  该状态的线程位于可运行线程池中，等待被线程调度选中，获取CPU 的使用权， 此时处于就绪状态（ready）。就绪状态的线程在获得 CPU 时间片后变为运行中状态（Running）。
3. 阻塞(BLOCKED)：表示线程阻塞于锁。
4. 等待(WAITING)：进入该状态的线程需要等待其他线程做出一些特定动作  （通知或中断）。
5. 超时等待(TIMED_WAITING)：该状态不同于 WAITING，它可以在指定的时间后自行返回。
6. 终止(TERMINATED)：表示该线程已经执行完毕。

        线程状态之间的变迁如下图所示：

2 线程的调度

        线程的状态的变迁是因为存在线程调度。

        线程调度是指系统为线程分配 CPU 使用权的过程，主要调度方式有两种：

• 协同式线程调度(Cooperative Threads-Scheduling)。
• 抢占式线程调度(Preemptive Threads-Scheduling)。

        使用协同式线程调度的多线程系统，线程执行的时间由线程本身来控制，线程把自己的工作执行完之后，要主动通知系统切换到另外一个线程上。使用协同式线程调度的最大好处是实现简单，由于线程要把自己的事情做完后才会通知系统进行线程切换，所以没有线程同步的问题，但是坏处也很明显，如果一个线程出了问题，则程序就会一直阻塞。

        使用抢占式线程调度的多线程系统，每个线程执行的时间以及是否切换都由系统决定。在这种情况下，线程的执行时间不可控，所以不会有「一个线程导致整个进程阻塞」的问题出现。

2.1 Java 线程调度就是抢占式调度

        为什么Java 线程调度是抢占式调度？这需要我们了解 Java 中线程的实现模式。

        我们已经知道线程其实是操作系统层面的实体，Java 中的线程怎么和操作系统层面对应起来呢？

        任何语言实现线程主要有三种方式：使用内核线程实现（1:1 实现)，使用用户线程实现(1:N 实现），使用用户线程加轻量级进程混合实现(N:M 实现）。

2.1.1 内核线程实现

        使用内核线程实现的方式也被称为1:1 实现。内核线程（Kernel-Level  Thread， KLT） 就是直接由操作系统内核（Kernel， 下称内核）支持的线程。

        这种线程由内核来完成线程切换，内核通过操纵调度器（Scheduler） 对线程进行调度，并负责将线程的任务映射到各个处理器上。

        由于内核线程的支持，每个线程都成为一个独立的调度单元，即使其中某一个在系统调用中被阻塞了，也不会影响整个进程继续工作，相关的调度工作也不需要额外考虑，已经由操作系统处理了。

        局限性：首先，由于是基于内核线程实现的，所以各种线程操作，如创建、 析构及同步，都需要进行系统调用。而系统调用的代价相对较高，需要在用户态（User Mode）和内核态（Kernel Mode）中来回切换。其次，每个语言层面的线程都需要有一个内核线程的支持，因此要消耗一定的内核资源（如内核线程的栈空间），因此一个系统支持的线程数量是有限的。

2.1.2 用户线程实现

        严格意义上的用户线程指的是完全建立在用户空间的线程库上，系统内核不能感知到用户线程的存在及如何实现的。用户线程的建立、同步、销毁和调度完全在用户态中完成，不需要内核的帮助。如果程序实现得当，这种线程不需要切换到内核态，因此操作可以是非常快速且低消耗的，也能够支持规模更大的线程数量，部分高性能数据库中的多线程就是由用户线程实现的。

        用户线程的优势在于不需要系统内核支援，劣势也在于没有系统内核的支援，所有的线程操作都需要由用户程序自己去处理。线程的创建、销毁、切换和调度都是用户必须考虑的问题，而且由于操作系统只把处理器资源分配到进程，那诸如“阻塞如何处理”“多处理器系统中如何将线程映射到其他处理器上”这类问 题解决起来将会异常困难，甚至有些是不可能实现的。因为使用用户线程实现的程序通常都比较复杂，所以一般的应用程序都不倾向使用用户线程。Java 语言曾经使用过用户线程，最终又放弃了。但是近年来许多新的、以高并发为卖点的编程语言又普遍支持了用户线程，譬如Golang。

2.1.3 混合实现

        线程除了依赖内核线程实现和完全由用户程序自己实现之外，还有一种将内核线程与用户线程一起使用的实现方式，被称为 N：M 实现。在这种混合实 现下，既存在用户线程，也存在内核线程。

        用户线程还是完全建立在用户空间中，因此用户线程的创建、切换、析构等操作依然廉价，并且可以支持大规模的用户线程并发。

        同样又可以使用内核提供的线程调度功能及处理器映射，并且用户线程的系统调用要通过内核线程来完成。在这种混合模式中，用户线程与轻量级进程的数量比是不定的，是 N：M 的关系。

2.1.4 Java 线程的实现

        Java 线程在早期的Classic 虚拟机上（JDK 1.2 以前），是用户线程实现的， 但从JDK 1.3 起，主流商用 Java 虚拟机的线程模型普遍都被替换为基于操作系统原生线程模型来实现，即采用1:1 的线程模型。

        以 HotSpot 为例，它的每一个 Java 线程都是直接映射到一个操作系统原生线程来实现的，而且中间没有额外的间接结构，所以 HotSpot 自己是不会去干涉线程调度的，全权交给底下的操作系统去处理。

        所以，这就是我们说 Java 线程调度是抢占式调度的原因。而且Java 中的线程优先级是通过映射到操作系统的原生线程上实现的，所以线程的调度最终取决于操作系统，操作系统中线程的优先级有时并不能和 Java 中的一一对应，所以 Java 优先级并不是特别靠谱。

3 线程的优先级

        在Java 线程中，通过一个整型成员变量 priority 来控制优先级，优先级的范 围从1~10，在线程构建的时候可以通过 setPriority(int)方法来修改优先级，默认优先级是5，优先级高的线程分配时间片的数量要多于优先级低的线程。

        设置线程优先级时，针对频繁阻塞（休眠或者I/O 操作）的线程需要设置较高优先级，而偏重计算（需要较多CPU 时间或者偏运算）的线程则设置较低的优先级，确保处理器不会被独占。这只是相对应的理论，实际上，在不同的JVM 以及操作系统上，线程规划会存在差异，有些操作系统甚至会忽略对线程优先级的设定。通过上面对线程调度的分析我们就可以得出的结论。