java线程的状态及转换

在Java中，线程的状态是多线程编程的核心概念之一。了解线程状态及其转换对于编写高效、健壮的多线程程序至关重要。本文将从线程状态的定义出发，详细解释Java线程的六种状态，并通过对比表格的形式展示它们之间的差异。接着，将介绍核心类与方法，探讨线程状态转换的使用场景，并提供两个代码案例以加深理解。

线程状态定义及转换

线程状态是线程在其生命周期中可能处于的不同阶段。Java定义了六种线程状态：

1. 新建（New）：线程对象被创建，尚未启动。
2. 可运行（Runnable）：线程对象可以运行，可能正在运行，也可能正在等待CPU时间片。
3. 阻塞（Blocked）：线程等待获取一个它需要的监视器锁。
4. 等待（Waiting）：线程等待另一个线程执行一个特定的操作，如调用wait()。
5. 超时等待（Timed Waiting）：线程等待一个特定的时间量，如调用sleep()或wait(long timeout)。
6. 终止（Terminated）：线程执行完毕或被中断。

线程状态之间的转换如下：

• 新建 -> 可运行：调用start()方法。
• 可运行 -> 阻塞：尝试获取一个已被其他线程持有的锁。
• 可运行 -> 等待：调用wait()方法。
• 可运行 -> 超时等待：调用sleep(long millis)或wait(long timeout)。
• 阻塞 -> 可运行：获取到锁。
• 等待 -> 可运行：其他线程调用notify()或notifyAll()。
• 超时等待 -> 可运行：等待时间结束。

核心类与方法

Java中控制线程状态的核心类是Thread。以下是一些关键方法：

• start()：启动线程，线程状态从新建变为可运行。
• run()：线程执行的主体方法。
• sleep(long millis)：使当前线程暂停执行指定的毫秒数，进入超时等待状态。
• wait()：导致当前线程等待，直到另一个线程调用notify()或notifyAll()。
• notify()：唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
• notifyAll()：唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
• join()：等待线程终止。

使用场景

线程状态的转换在多线程同步、线程间通信、定时任务执行等场景中非常重要。例如，在生产者-消费者问题中，线程状态的转换确保了生产者不会在队列满时生产新的对象，消费者也不会在队列空时消费对象。

代码案例

以下是两个简单的代码案例，展示了线程状态的转换：

案例1：线程启动与终止

public class ThreadStateExample1 extends Thread {
    public void run() {
        System.out.println("Thread is running.");
    }
    public static void main(String[] args) {
        ThreadStateExample1 thread = new ThreadStateExample1();
        thread.start(); // 新建 -> 可运行
        try {
            thread.join(); // 等待线程终止
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("Thread has terminated.");
    }
}

案例2：线程等待与唤醒

public class ThreadStateExample2 extends Thread {
    public synchronized void run() {
        while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
            System.out.println("Thread is running.");
            try {
                wait(); // 可运行 -> 等待
            } catch (InterruptedException e) {
                break;
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadStateExample2 thread = new ThreadStateExample2();
        thread.start(); // 新建 -> 可运行
        Thread.sleep(1000); // 当前线程超时等待1秒
        thread.notify(); // 唤醒等待的线程
    }
}

线程状态转换表格

以下是线程状态转换的表格：

通过上述案例和表格，我们可以看到线程状态的转换是多线程编程中一个非常关键的环节，它影响着程序的执行流程和性能。正确理解和使用线程状态对于开发复杂的多线程应用至关重要。