Java线程状态转换：sleep、wait、park、yield核心机制与选型指南

在 Java 并发编程中，线程的暂停、唤醒与状态切换是核心知识点。sleep、wait-notify、park-unpark、yield 这四种方法常常被混淆，因为它们都能影响线程的运行。但它们的底层机制、使用场景和设计初衷其实差异显著。厘清这些区别，不仅能帮助我们深刻理解 Java 线程的状态转换，更能让我们在实战中编写出更健壮、高效的并发代码。

Java的线程状态

要理解线程状态如何转换，首先得清楚 Java 线程有哪些状态。根据 Thread.State 枚举，线程状态共分为六种：

• NEW：尚未启动的线程状态，即线程对象刚被创建。
• RUNNABLE：可运行状态。在 JVM 层面，它包含了操作系统线程的 READY（就绪）和 RUNNING（运行中）两种状态。
• BLOCKED：阻塞状态，线程在等待一个监视器锁（例如等待进入 synchronized 方法或代码块）。
• WAITING：无限期等待状态，线程在等待另一个线程执行特定的唤醒操作（如 notify 或 unpark）。
• TIMED_WAITING：具有指定等待时间的等待状态，比如调用了带超时参数的 sleep 或 wait 方法。
• TERMINATED：线程已执行完毕，终止状态。

上图展示了这些状态之间的基本转换关系。而触发这些转换的关键，正是我们今天要深入剖析的 sleep、wait-notify、park-unpark 和 yield 方法。

核心概念速览

在逐一拆解之前，我们先快速了解它们各自的核心定位：

• Thread.sleep(long millis)：Thread类的静态方法。其核心作用是让当前线程暂停执行指定时间，期间不释放已持有的锁资源。设计初衷是“简单的时间等待”。
• Object.wait() / notify() / notifyAll()：Object类的实例方法，必须在synchronized同步块或方法中使用。其核心是实现线程间的协作通信，wait()会释放锁，notify()/notifyAll()用于唤醒等待线程。设计初衷是“基于锁的线程同步”。
• LockSupport.park() / unpark(Thread thread)：java.util.concurrent.locks.LockSupport类的静态方法。可精准唤醒指定线程，是构建更高级同步工具（如 AQS）的基础。设计初衷是“更灵活的线程阻塞控制”。
• Thread.yield()：Thread类的静态方法。其核心作用是提示调度器，当前线程愿意放弃当前CPU时间片，重新进入就绪队列。设计初衷是“调节线程优先级，优化CPU调度”，但效果并不确定。

机制与状态转换深度解析

1. Thread.sleep()

作为Thread的静态方法，sleep()可以在任何地方调用。调用后，当前线程会暂停运行指定的毫秒数，并释放CPU资源，但不释放任何它已持有的对象锁或监视器锁。

状态转换：调用后，线程状态立即从 RUNNABLE 转变为 TIMED_WAITING。当指定的休眠时间结束后，线程状态自动恢复为 RUNNABLE，等待CPU调度。

2. Object.wait() & notify()

wait()和notify()系列方法是对象级别的，用于线程间通信。关键前提是，调用线程必须已经获得了该对象的监视器锁（即在synchronized块内）。

• wait()：使当前线程等待，并释放持有的对象锁，同时释放CPU。
• notify() / notifyAll()：随机唤醒一个/全部在该对象上等待的线程。被唤醒的线程需要重新竞争锁，获得锁后才能从wait()处继续执行。

状态转换：

• 调用 wait() 后，线程状态从 RUNNABLE 变为 WAITING（无限期等待）或 TIMED_WAITING（带超时等待）。
• 被notify()唤醒或超时后，线程状态先变为 BLOCKED（参与锁竞争），获得锁后才回到 RUNNABLE。

3. LockSupport.park() & unpark()

LockSupport提供了更底层、更灵活的线程阻塞工具。它的核心概念是“许可”（permit）。

• park()：如果许可可用，则立即消耗该许可并返回；否则，阻塞当前线程。
• unpark(Thread thread)：为指定线程提供一个许可（如果该线程尚未持有许可）。

它的最大特点是 “先unpark后park也不会永久阻塞”，并且可以精准唤醒某个特定线程，而notify()只能随机唤醒一个。

状态转换：调用park()后，线程状态从 RUNNABLE 变为 WAITING（无限期）或 TIMED_WAITING（如果使用了parkNanos或parkUntil）。被unpark()、线程被中断或超时后，状态恢复为 RUNNABLE。

4. Thread.yield()

yield()是一个“暗示”，它告诉线程调度器：当前线程愿意让出当前CPU的使用权。调度器可以自由选择是否忽略这个暗示。调用yield()不会导致线程阻塞，也不释放任何锁资源。

状态转换：调用yield()后，线程状态始终保持 RUNNABLE，但其子状态可能会从 RUNNING 短暂切换为 READY（就绪），然后立刻又可能被调度回 RUNNING。

一图流理解完整状态转换

将上述所有方法的调用与线程状态变化结合起来，我们可以得到一张更完整的线程生命周期转换图：

实战选型指南

理解了核心机制，我们就能根据实际场景做出精准选择：

1. 若仅需简单的定时延迟，不涉及线程间同步协作 → 使用 Thread.sleep()。
2. 若需在传统的synchronized锁机制下，实现复杂的线程间等待/通知模型 → 使用 Object.wait()/notify()。但需注意处理虚假唤醒（通常通过在循环中检查条件）。
3. 若需构建自定义同步组件，或需要精准控制特定线程的阻塞与唤醒 → 优先使用 LockSupport.park()/unpark()。它是现代JUC并发工具包（如ReentrantLock, CountDownLatch）的基石。
4. 若想进行简单的线程调度优化，让低优先级线程有机会运行（调试或特定性能测试） → 可尝试 Thread.yield()，但需明白其效果不可靠，生产环境慎用。

总结与建议：
掌握这四种方法的差异，关键在于抓住 “是否释放锁” 和 “唤醒机制是否精准、灵活” 这两个核心维度。在实际的 Java 并发编程中，相较于直接使用底层的 wait-notify，更推荐使用 java.util.concurrent 包提供的高级工具类（如 Lock、Condition、Semaphore、CountDownLatch等）。它们基于 LockSupport 等机制构建，API 更丰富、更安全，能有效规避死锁、竞态条件和虚假唤醒等经典问题，是提升开发效率和程序健壮性的最佳实践。