线程的5种状态转换

随着计算机技术的不断发展，多线程编程已经成为了现代软件开发的重要组成部分。线程可以大大提高程序的并发和效率，但同时也带来了线程安全性等诸多问题。在多线程编程中，了解线程的状态转换是非常重要的一环。本文将介绍线程的五种状态转换，并从多个角度深入分析。

一、线程的五种状态

在Java中，线程有五种状态：新建（New）、可运行（Runnable）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）和终止（Terminated）。

1. 新建状态（New）：表示线程已经创建，但尚未启动。

2. 可运行状态（Runnable）：表示线程准备好了，等待CPU执行。

3. 阻塞状态（Blocked）：表示线程被阻塞，等待获取锁或者I/O操作的完成等。

4. 等待状态（Waiting）：表示线程因某些条件的满足而等待，直到满足条件后才继续执行。

5. 终止状态（Terminated）：表示线程执行完毕或者因异常而结束。

二、状态转换的实现

线程的状态转换是通过线程的操作来实现的。常见的线程操作包括：

1. start()：启动线程，使线程转换为可运行状态。

2. sleep()：使线程进入指定时间的阻塞状态。

3. join()：使调用线程等待目标线程完成。

4. wait()：使线程进入等待状态，需要调用notify()/notifyAll()方法才能继续执行。

5. notify()/notifyAll()：唤醒等待的线程。

6. synchronized：获取对象锁，使线程进入同步块。

7. yield()：释放CPU资源，使其他线程得到执行。

通过对这些操作的组合，线程的状态就会发生转换。

三、状态转换的深入剖析

1. 新建状态转为可运行状态

当一个线程创建后，它处于新建状态。调用start()方法后，该线程被转换到可运行状态。在可运行状态中，线程等待操作系统调度执行。

2. 可运行状态转为阻塞状态

在多线程编程中，很常见的一种情况就是线程等待获取某个资源，例如IO操作或者对象锁。当线程等待某个资源时，它就会进入阻塞状态。当资源就绪后，线程又会回到可运行状态，等待CPU调度。

3. 可运行状态转为等待状态

在运行期间，线程可能会因为某些条件的不满足而进入等待状态。调用wait()方法可以使线程进入等待状态。需要注意的是，只有在同步块中才能调用wait()方法，否则会抛出IllegalMonitorStateException异常。

4. 等待状态转为可运行状态

等待状态的线程只能通过notify()/notifyAll()方法才能被唤醒。调用notify()/notifyAll()方法会唤醒等待队列中的某个或多个线程，使它们进入可运行状态。

5. 可运行状态转为终止状态

线程执行完毕或者因异常而结束时，线程进入终止状态。在终止状态中，线程的资源会被释放，不再占用任何系统资源。当线程结束时，如果还有其他线程等待它，那么这些线程将会被唤醒，并继续执行。

四、线程状态转换的应用场景

了解线程的状态转换，能够更好地掌握多线程编程，更有效地处理线程相关的问题。比如，在写代码时，可以根据线程的状态转换，决定何时释放锁、何时进入等待状态等。下面列举一些线程状态转换的应用场景：

1. 防止“活锁”和“死锁”的发生

死锁和活锁是多线程编程中重要的问题。死锁指的是两个或多个线程因竞争资源而无限等待的状态，而活锁则指的是多个线程在竞争资源时，反复地重试失败的状态。通过合理的利用wait()/notify()方法，可以有效预防死锁和活锁的发生。

2. 策略的选择

根据线程的状态转换，可以选择适当的策略来进行优化。例如，在可运行状态下，应该给更多的CPU资源，提高程序的并发执行效率；在等待状态下，则应该释放对象资源，避免资源浪费。

3. 线程的优化

通过线程间的状态转换，可以对线程进行优化。例如，在终止状态下，可以及时地释放线程所占用的资源，从而提高程序的性能。