Java并发（3）——线程状态与上下文切换

线程状态

• NEW：通过Thread类创建了一个线程，在调用start()方法之前的状态。
  RUNNABLE：运行状态中的线程，包括两个部分：1.正在CPU上执行的线程 2.等待被调度的线程（cpu时间片已经用完，等待下一次的调用），也被称为READY状态。
• BLOCKED：当线程获取锁失败，一般是执行synchronized块或者方法时，阻塞在锁上的状态。Lock的锁状态是WAITING或者TIMED_WAITING，因为lock的实现是通过调用LockSupport.park()或者LockSupport.parkNanos方法
• WAITING：线程处于该状态原因有如下：调用Object.wait()方法,调用Thread.join方法调用LockSupport.park()方法。处于这个状态的线程，当遇到下面的方法，会从该状态唤醒：Object.notify()，LockSupport.unpark()，如果该线程是因为调用join方法进入WAITING状态，那么需要等待该线程执行完成，才从WAITING状态返回。
• TIMED_WAITING：线程调用如下方法会处于该状态，Thread.sleep，Thread.join，Object.wait，LockSupport.parkNanos，这些方法设置需要设置一个阻塞时间，如果时间一到，会自动恢复称为RUNNABLE状态。

• TERMINATED：线程run方法执行完成，或者抛出异常
  下面的图显示的线程各个状态之间的切换

  
  线程状态切换

查询线程的状态：jstack命令

线程上下文

上下文切换：cpu上执行的一个线程由于某种原因暂停执行，切换成另一个线程执行，那么就是线程的上下文切换，在cpu进行线程切换的时候，需要将切出的线程的当前状态：通用寄存器和PC寄存器的值保存到内存中，并把切入的线程的上下文信息从内存加载到寄存器中。线程从runnable状态转换为非runnable状态都属于线程发生了上下文切换。
上下文切换发生方式：线程上下文切换分为主动式和被动式，主动方式是由线程自己发起的上下文切换
自发式：Object.wait,Thread.sleep,Thread.join,LockSupport.park
非自发式：执行到synchronized，lock，阻塞IO方式，垃圾回收

上下文切换代价：
直接代价：保存/恢复上下文的时间，从READY状态中选择一个可以执行的线程的时间（线程调度时间）
间接代价：高速缓存加载的时间
当线程被切换出去之后，可能需要把缓存中的数据刷新到内存中。

如何减少上下文切换：
1.使用无锁的多线程方式，因为多线程在访问到加锁的临界区代码，由于获取锁失败，会被切换出去。
2.使用CAS
3.减少线程数量