【线程有哪些状态？这些状态如何相互转换？阻塞和等待的状态有什么区别？】

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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：

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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。

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二、状态转换关系与触发条件

1. NEW → RUNNABLE
   • 触发条件：调用 start() 方法启动线程。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

5. 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。

6. 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。

7. 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。

8. RUNNABLE → TERMINATED
   • 触发条件：线程正常执行完毕或抛出未捕获异常。

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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(); }。

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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

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五、关键总结

1. 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。

2. 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。

3. 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。