线程状态及其转换与区别
线程的生命周期包含多个状态，不同状态之间的转换由线程调度和同步机制决定。以下是线程状态的详细说明、转换关系及阻塞与等待的区别：
一、线程的六种基本状态（以Java为例）
| 状态 | 描述 |
|---|---|
| NEW（新建） | 线程被创建但未启动（start() 尚未调用）。 |
| RUNNABLE（可运行） | 线程已启动，可能正在运行或等待CPU时间片（包含操作系统的就绪和运行状态）。 |
| BLOCKED（阻塞） | 线程因等待获取锁而无法进入同步块/方法（如其他线程持有锁）。 |
| WAITING（等待） | 线程主动进入无限期等待，需其他线程显式唤醒（如调用 wait()、join()）。 |
| TIMED_WAITING（计时等待） | 线程在指定时间内等待（如 sleep(ms)、wait(timeout)）。 |
| TERMINATED（终止） | 线程执行完毕或异常退出。 |
二、状态转换关系与触发条件
-
NEW → RUNNABLE
• 触发条件：调用start()方法启动线程。 -
RUNNABLE ↔ RUNNING（操作系统层面）
• 运行 → 就绪：时间片用完或被更高优先级线程抢占（由操作系统调度决定）。
• 就绪 → 运行：被操作系统调度选中，分配CPU时间片。 -
RUNNABLE → BLOCKED
• 触发条件：尝试进入同步块/方法时，锁已被其他线程持有。
• 示例：线程A持有锁，线程B尝试进入同步块时被阻塞。 -
RUNNABLE → WAITING
• 触发条件：调用无超时的wait()、join()或LockSupport.park()。
• 示例：线程调用object.wait()主动释放锁并进入等待队列。 -
RUNNABLE → TIMED_WAITING
• 触发条件：调用带超时的sleep(ms)、wait(timeout)或join(timeout)。
• 示例：线程调用Thread.sleep(1000)休眠1秒。 -
BLOCKED → RUNNABLE
• 触发条件：锁被释放（如持有锁的线程退出同步块）。
• 示例：线程A释放锁后，线程B成功获取锁并恢复执行。 -
WAITING/TIMED_WAITING → RUNNABLE
• 触发条件：
◦WAITING：其他线程调用notify()/notifyAll()或发生中断。
◦TIMED_WAITING：超时时间到或被唤醒。
• 示例：线程调用object.wait(5000)，5秒后自动恢复。 -
RUNNABLE → TERMINATED
• 触发条件：线程正常执行完毕或抛出未捕获异常。
三、阻塞（BLOCKED）与等待（WAITING）的区别
| 维度 | BLOCKED（阻塞） | WAITING（等待） |
|---|---|---|
| 触发原因 | 被动等待锁（竞争同步资源失败）。 | 主动释放锁并等待条件（如调用 wait()）。 |
| 锁状态 | 未持有锁，等待获取锁。 | 已释放锁，等待其他线程唤醒。 |
| 唤醒机制 | 锁被释放时自动竞争。 | 需其他线程显式唤醒（notify()/notifyAll()）或中断。 |
| 典型场景 | 多线程竞争同一同步块。 | 生产者-消费者模型中的条件等待。 |
| 代码示例 | synchronized(obj) { ... } 竞争失败时。 | synchronized(obj) { obj.wait(); }。 |
四、状态转换流程图
start()
NEW ────────────────> RUNNABLE
│
│ 获取CPU时间片
↓
RUNNING (操作系统层面)
│
│ 时间片用完/被抢占
↓
RUNNABLE
│
├─ 尝试获取锁失败 ────> BLOCKED
│
├─ 调用 wait()/join() ──> WAITING
│
├─ 调用 sleep(ms) ────> TIMED_WAITING
│
└─ 执行完成/异常 ─────> TERMINATED
五、关键总结
-
BLOCKED 与 WAITING 的核心区别：
• BLOCKED 是线程被动等待锁，未持有锁；WAITING 是线程主动释放锁后等待条件。
• BLOCKED 由锁竞争触发，WAITING 由显式调用等待方法触发。 -
状态转换的核心逻辑：
• 线程状态的切换依赖于锁机制、同步方法和操作系统调度。
•TIMED_WAITING是带有超时的等待，可避免无限期阻塞。 -
实际应用建议：
• 避免过度使用BLOCKED（如减少锁竞争），优先考虑无锁数据结构。
• 使用WAITING和TIMED_WAITING实现线程协作时，需注意死锁和资源泄漏问题。
通过理解线程状态及其转换，开发者能更高效地设计并发程序，并快速定位死锁、资源竞争等问题。
