线程基础：线程（2）——JAVA中的基本线程操作（上）

1、JAVA中线程的状态

1-1、#对象锁

• 在JAVA中每一个对象都有一把‘锁’，这个‘锁’可以是开放状态；也可以由某一个线程（或者多个线程）持有‘钥匙’；一旦在系统中某个对象的‘锁’存在至少一把‘钥匙’，那么任何线程操作这个对象，都必须验证是否有‘钥匙’，如果没有则会报IllegalMonitorStateException异常。

• 可是‘锁芯’（对象独占权）只有一个，那么可以打开这把锁的多个‘钥匙’同一时间内只能有一把‘钥匙’进行操作；其他持有‘钥匙’的线程（或者没有持有钥匙的线程）都要进入等待状态；直到某把‘钥匙’从‘锁眼’中退出，操作系统会决定哪一把‘钥匙’重新插入‘锁芯’（操作系统线程切换）。

• 某一个线程在执行过程中，可以随时为任何一个对象‘加锁’；也可以随时归还这个对象锁的‘钥匙’。如果归还了这个对象锁的‘钥匙’，那么这个线程（在对象加了锁的状态下）肯定就不再具有这个对象的操作权了。

• 需要注意：某一个线程拥有一个对象的‘锁’的‘钥匙’，并不代表这个线程的‘钥匙’是插入了‘锁芯’的（有这个对象的控制权）；但是，有权抢占‘锁芯’控制权的线程，必定拥有这个对象的‘钥匙’。

• 线程中，‘锁芯’代表对象的独占控制权；需要对某个对象的锁状态进行检测的关键字为‘synchronized’（临界区）。能将钥匙拔出锁芯，但是又不归还锁的调用方法（释放对象独占状态，并能在后续参与对象独占竞争的方法），只有wait和wait(time)。归还钥匙的方式包括：线程中针对某个对象的临界区正常完成、有异常抛出到临界区外（临界区异常完成）

请一定注意wait(time)的用法。很多初学者（包括我本人在很长一段时间）的理解都是：‘等待一段时间time，然后该线程激活继续工作’；但是如果您按照上文的描述，就会发现这样的理解是有问题的。实际上time更准确的含义应该是：到时检查。而整个wait(time)更准确的理解应该是：释放这个线程独占的X对象的锁芯（独占权），以便其它可以抢占‘锁芯’（独占权）的线程能够进行抢占，但是本线程继续持有X对象的锁的钥匙，等待time的时间后，重新参与‘锁芯’抢占（不一定能够抢占得到）。

1-2、对象锁的工作过程

下图表示了线程中，对象锁的工作过程：

我们以一个实际代码例子来看看所描述的锁的工作过程：

package test.thread.lock;

import org.apache.commons.logging.Log;
import org.apache.commons.logging.LogFactory;

public class ThreadLock {

    /**
     * 拿来加锁的对象
     */
    private static final Object WAIT_OBJECT = new Object();

    /**
     * 日志，如果您没有log4j，请使用System.out
     */
    private static final Log LOGGER = LogFactory.getLog(ThreadLock.class);

    /**
     * 偷懒，我把异常全部抛出了。正式系统不要这么搞哦！！
     * @param args
     * @throws Exception
     */
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Thread threadA = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                // 检查'对象锁'状态。
                synchronized (ThreadLock.WAIT_OBJECT) {
                    ThreadLock.LOGGER.info("做了一些事情。。。。");
                }
            }
        });

        Thread threadB = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                // 检查'对象锁'状态。
                synchronized (ThreadLock.WAIT_OBJECT) {
                    ThreadLock.LOGGER.info("做了另一些事情。。。。");
                }
            }
        });
        threadA.start();
        threadB.start();
    }
}

代码很简单，应该不需要做过多说明吧：创建了两个线程threadA和threadB。两个线程的执行方法中都需要对ThreadLock.WAIT_OBJECT这个Object进行对象锁状态检查。下面我们通过eclipse的调试状态看看线程的执行过程：

• threadA和threadB开始工作了。请注意，这是两个线程都没有持有任何对象锁的钥匙：
  

• ThreadA开始进行ThreadLock.WAIT_OBJECT对象锁检查，发现没有任何线程占有这个对象锁的锁芯。于是JVM为这个线程创建一把对象锁的钥匙，并让这个线程的钥匙占据锁芯（独占这个对象的操作权）：
  

• 这时ThreadB也开始进行ThreadLock.WAIT_OBJECT对象锁检查，但是发现ThreadLock.WAIT_OBJECT对象锁的锁芯已经被某个线程占据（ThreadA正在独占），于是停留在检查位等待：
  

• ThreadA继续运行，直到synchronized关键字标示的临界区全部执行完毕，于是释放锁芯，归还锁。ThreadB发现ThreadLock.WAIT_OBJECT不再处于独占状态（锁芯没有任何钥匙插在哪里），于是解除等待状态，获得ThreadLock.WAIT_OBJECT的对象锁钥匙，插入锁芯，继续执行：
  

1-3、synchronized可标注的位置

在JAVA中synchronized关键字可以加载很多位置。您可以在一个方法定义上加synchronized关键字、也可以在方法体中加synchronized关键字、还可以在static块中加synchronized关键字。如下的代码都是正确的：

// 代码片段1
static {
    synchronized(ThreadLock.class) {

    }
}

// 代码片段2
public synchronized void someMethod() {

}

// 代码片段3
public synchronized static void someMethod() {

}

// 代码片段4
public static void someMethod() {
    synchronized (ThreadLock.class) {

    }
}

// 代码片段5
public void someMethod() {
    synchronized (ThreadLock.class) {

    }
}

但是不同位置的synchronized的关键字，代表的含义是不一样的。synchronized(){}这个写法，开发人员可以指定需要检查的对象锁。但是当synchronized加载在方法上时，有的读者就感觉有点混淆了。这里详细说明一下：

• synchronized关键字加载在非静态方法上时：
  其代表的含义和synchronized(this){}的意义相同。即对所拥有这个方法的对象进行对象锁状态检查。

• synchronized关键字加载在静态方法上时：
  其代表的含义和synchronized(Class.class)的意义相类似。即对所拥有这个方法的类的对象进行对象锁状态检查（类本身也是一个对象哦 ^_^）。

（接下文）