面试官问：说说线程状态下的WAITING状态，什么时候会是这个状态？什么时候离开这个状态？小菜J会心一笑……一个无限等待另一个线程执行特殊动作的线程处于WAITING状态。无限期等待另一个线程执行特定操作的线程处于此状态。不过，具体是什么“特别行动”，并没有详细说明。详细定义见javadoc(jdk8)：一个线程进入WAITING状态是因为调用了以下方法：Object.waitmethodwithouttimelimitThread.joinmethodwithouttimelimitLockSupport.park然后会等待其他线程执行特殊操作，例如：调用对象的Object.wait方法线程等待另一个线程对该对象调用Object.notify()或Object.notifyAll()。调用Thread.join方法的线程等待指定线程完成。对应的英文如下：Athreadisinthewaitingstateduetocallingoneofthefollowingmethods:Object.waitwithnotimeoutThread.joinwithnotimeoutLockSupport.park一个处于等待状态的线程正在等待另一个线程执行一个特定操作。例如，已对对象调用Object.wait()的线程正在等待另一个线程对该对象调用Object.notify()或Object.notifyAll()。已调用Thread.join()的线程正在等待指定线程终止。线程间的协作机制显然，WAITING状态不是一个线程的独角戏，而是涉及多个线程。协作机制。说到线程，我们往往想到的是线程之间的竞争（race），比如争夺锁，但这还不是全部，线程之间还会有合作机制。就像你和公司的同事一样，你们可能会为了晋升而竞争，但更多的时候你们是为了完成某些任务而共同努力的。wait/notify是线程间的一种协作机制，那么首先，为什么要等待呢？什么时候等？为什么它要等待其他线程执行“特殊操作”？它解决了什么问题？等待场景首先，为什么要等待？简单的说，就是因为条件（condition）不满足。那么什么是条件呢？为了方便理解，我们想象一个场景：有一个火车车厢，里面有很多乘客，每个乘客相当于一个线程；里面有个马桶，是公共资源，一次只允许一个线程访问（毕竟没人希望在马桶的时候跟别人分享~）。竞争关系如果有多个乘客同时想上厕所，那么这里首先存在的就是竞争关系。如果把马桶看成一个对象，它有一把锁，想上厕所的乘客线程需要在进入马桶之前获取一把锁。Java在语言层面直接提供了一种同步机制，即synchronized关键字：synchronized(expression){...}它的机制是这样的：计算表达式（expression）（值的类型必须是引用类型（referencetype)),获取其代表的对象，然后尝试获取该对象的锁：如果能获取到锁，则进入同步块执行，执行完退出同步块，返回对象的锁（异常退出也会返回）；如果获取不到锁，就阻塞在这里，直到获取到锁。当一个线程还在厕所里的时候，其他同时想上厕所的线程都被阻塞了，在厕所对象的入口集合中，处于BLOCKED状态。完成后，离开厕所并归还锁。之后，系统在条目集中选择一个线程，并给它加锁。对于以上过程，下面是一个gif动图演示：当然，这就是我们熟悉的锁竞争过程。下面是演示代码：@TestpublicvoidtestBlockedState()throwsException{classToilet{//toiletclasspublicvoidpee(){//peemethodtry{Thread.sleep(21000);//研究表明，动物，不管大小小便时间大约是21秒}catch(InterruptedExceptione){Thread.currentThread().interrupt();}}}厕所toilet=newToilet();Threadpassenger1=newThread(newRunnable(){publicvoidrun(){synchronized(toilet){toilet.pee();}}});Threadpassenger2=newThread(newRunnable(){publicvoidrun(){synchronized(toilet){toilet.pee();}}});passenger1.start();//确保乘客1启动Thread.sleep(100);passenger2.start();//确保run方法已经执行Thread.sleep(100);//当乘客1在上厕所期间，乘客2处于BLOCKED状态assertThat(passenger2.getState()).isEqualTo(Thread.State.BLOCKED);}condition现在，假设有一个女乘客在抢进门后锁上，脱下她的半条裤子。发现马桶垫纸没了，便不肯撒尿。可能是她比较讲究卫生吧，怕坐上去弄脏自己的白屁股~现在，情况出现了：有纸没纸，这是一定条件。那么，现在条件不满足，这个女线程该怎么办呢？如果只是在里面等着，显然是行不通的。这不正是人民所深恶痛绝的“占厕不便”吗？一方面，外面的入口集里可能还有很多人还在等着尿尿（可能有很多老主线程，他们才不在乎有没有厕纸~）另一方面，假设外面同时有“管家线”，它们要进去加Gasket纸，但是你出不来，别人也进不去，所以你加不了纸。所以当条件不满足的时候，就需要出来把锁还回去，这样“管家线程”之类的东西才能进去加纸。等待是必要的吗？那么出来之后还要等吗？当然不一定。这里所谓的“等待”是指让线程处于不活动状态，即从调度队列中移除。如果不等待，直接把锁归还，用一个repeatedloop判断条件是否满足，就可以再次回到dispatchqueue，然后期待下一次dispatch的时候条件可能已经改变了时间：比如某位“空姐线程”之前已经出动过，并在里面增加了垫片纸。自然，也有可能再次派出时，条件还是不满足。现在再考虑一个更极端的情况：厕所外有很多“女客丝”想进去方便，同时有一个心急如焚的“空姐丝”想进去加卫生纸。如果线程没有等待，厕所是公共资源，就不能并发访问。调度器每选择一个线程进入，就会降低选择“管家线程”的概率。很可能入口集聚集的越多，越方便的“女客线程”无法完成，“管家线程”被选中执行的概率就变高了。衰退。当然，同步机制会防止所谓的“饥饿”现象，“管家线程”最后还是有机会执行的，只是系统运行效率会下降。因此，这会干扰线程的正常工作，占用资源，影响自身条件的满足。另外，这段时间“客串”可能根本就没有启动。此时不想等待的“女客线程”只是白进白出，占用CPU资源却不做业务。实际上，它仍然在这种非递进式的进出中等待，类似于所谓的忙等待（busywaiting）。协作关系综上所述，等待还是有必要的，我们需要一个更高效的机制，即wait/notify协作机制。当不满足条件时，应该调用wait()方法。这时，线程释放锁，进入所谓的等待集。具体来说，就是进入厕所对象的waitset：此时线程不再活跃，不能再次参与调度，所以不会浪费CPU资源，也不会竞争锁。此时线程状态为WAITING。现在的问题是：他们什么时候才能再次搬家？显然，最好的时机就是条件具备的时候。之后，“空姐线程”进去添加卫生纸。当然，这个时候，也不能简单的加卫生纸了。它还需要执行一个特殊的动作，即在这个对象上“通知”女乘客的等待线程：可能是在对他们喊：“有纸！去尿尿！”显然，如果“女客串”只是一厢情愿地等待，她们是没有机会执行的。所谓“通知”就是将它们从waitset中释放出来，重新进入dispatchqueue（就绪队列）。如果是notify，则选择释放被通知对象的等待集中的一个线程；如果是notifyAll，则释放被通知对象的等待集上的所有线程。整个过程如下图所示：对于上面的过程，我们还给出如下gif动图演示：注意：即使只有一个等待线程被通知，被通知的线程也不能立即恢复执行，因为她中断的地方被synchronousblock，此时她已经不持有锁了，需要重新尝试获取锁（可能面临其他线程的竞争），只有成功后才能在调用wait方法后的地方继续执行.（这也就是所谓的“调用Object.wait后重入”）如果能够获取到锁，线程就会从WAITING状态变为RUNNABLE状态；否则，在退出等待集并进入入口集后，线程将从WAITING状态变为BLOCKED状态。综上所述，这是一种协作机制，“女客线程”和“管家线程”之间存在协作关系。显然，有了这种合作关系的存在，“女客线程”可以避免在条件不满足时的盲目尝试，也为“管家线程”的顺利执行腾出了资源；通知。合作关系的存在可以互惠互利。生产者和消费者的问题不难发现。上面本质上是一个经典的“生产者与消费者”问题：空姐线程生产卫生纸，女乘客线程消费卫生纸。当没有卫生纸（条件不满足）时，女乘客线程等待，空姐线程添加卫生纸（使条件满足），并通知女乘客线程（释放其等待状态）。接下来，女客线程能否进一步执行取决于锁的获取。代码演示：在下面的代码中，演示了上面的等待/通知过程：@TestpublicvoidtestWaitingState()throwsException{classToilet{//toiletclassintpaperCount=0;//paperpublicvoidpee(){//peemethodtry{Thread.sleep(21000);//研究表明，无论大小，动物大约在21秒内撒尿}catch(InterruptedExceptione){Thread.currentThread().interrupt();}}}厕所toilet=newToilet();//两个乘客线程Thread[]passengers=newThread[2];for(inti=0;i
