线程五种状态

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线程的状态

1. 通用五态模型 (The 5-State Model)

这是操作系统层面的标准定义：

1. 新建 (New)

  • 状态描述：线程对象已经被创建（比如 C++ 中 new Thread或 Java new Thread()），但还没有被启动，还没有分配 CPU 资源，也没有进入调度队列。
  • 动作：执行 start()后进入就绪态。

2. 就绪 (Ready / Runnable)

  • 状态描述：线程万事俱备，只欠 CPU。它已经在调度器的”就绪队列”里排队了，随时可以运行，但 CPU 时间片还没轮到它。
  • 关键点：在多核 CPU 下，可能有多个线程同时处于就绪态。

3. 运行 (Running)

  • 状态描述：线程获得了 CPU 时间片，正在执行代码逻辑。
  • 转换：
    • 如果时间片用完 => 回到 就绪态。
    • 如果等待 I/O 或锁 => 进入 阻塞态。
    • 如果代码执行完毕 => 进入 终止态。

4. 阻塞 (Blocked / Waiting)

  • 状态描述：线程暂停运行，让出 CPU。因为它在等待某个”事件”发生，即使给它 CPU 它也干不了活。
  • 常见原因：
    • 等待 I/O：读磁盘、等网卡数据包。
    • 等待锁：抢 mutex没抢到。
    • 主动休眠：调用了 sleep()或 wait()。
  • 恢复：当事件发生（数据来了、锁释放了），线程不会直接回到 Running，而是先回到 Ready（就绪）​ 重新排队。

5. 终止 (Terminated / Dead)

  • 状态描述：线程的任务执行完毕（正常返回）或发生异常强行退出。其生命周期结束，操作系统回收其资源（栈空间等）。

2. 状态转换图解 (逻辑流)

为了方便记忆，请脑补这个流转过程：
graph LR
New(新建) -->|start| Ready(就绪)
Ready -->|调度器选中| Running(运行)
Running -->|时间片用完| Ready
Running -->|等待IO/锁| Blocked(阻塞)
Blocked -->|事件完成| Ready
Running -->|执行结束| Terminated(终止)
重点考点：
  • Running =》 Blocked：是线程主动请求（读取文件）或被动限制（抢锁失败）。
  • Blocked =》 Running：这是不可能的！​ 阻塞结束后，必须先回 Ready​ 排队，不能插队直接运行。

3. Linux 视角下的线程状态 (实战)

如果你在 Linux 下使用 top或 ps命令查看线程（LWP），你会看到 STAT列，它们对应着具体的操作系统状态：
符号​
状态名称​
对应通用模型​
解释​
R​
Running/Runnable​
运行​ 或 就绪​
正在 CPU 上跑，或者在队列里排队。Linux 不区分 Running 和 Ready，都算 R。
S​
Sleep (Interruptible)​
阻塞​
浅度睡眠。等待网络数据、时钟等。可以被信号唤醒（比如 kill）。
D​
Disk Sleep (Uninterruptible)​
阻塞​
深度睡眠。通常是在等待极其重要的磁盘 I/O。不能被信号打断（kill -9都杀不掉），只能等 I/O 完成。
Z​
Zombie​
终止​
僵尸状态。线程退出了，但父进程还没帮它收尸（还没读取它的退出状态）。
T​
Stopped​
阻塞​
暂停。比如被 GDB 调试断点卡住了，或者收到了 SIGSTOP信号。

4. 为什么需要了解这些？（开发场景）

  1. 性能分析：
    • 如果系统很慢，用 top看到大量线程处于 R (Running)​ 状态，说明 CPU 瓶颈（算力不够）。
    • 如果看到大量线程处于 D (Disk Sleep)​ 状态，说明 I/O 瓶颈（硬盘坏了或读写太慢）。
  2. 死锁排查：
    • 如果线程长期处于 S (Sleep)​ 状态且不处理请求，可能是死锁（在等一个永远不会释放的锁）。
  3. 高并发编程：
    • 为了提高性能，我们要尽量减少 Running => Blocked​ 的切换（上下文切换开销大）。
    • 这就是为什么 Nginx、Redis、Node.js 使用 Epoll / 异步非阻塞 I/O：它们让一个线程一直处于 Running​ 状态处理请求，而不要因为等网络数据而进入 Blocked。

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