面试题：Java中sleep和wait方法在线程状态转变上有何差异

Question

请详细阐述在Java中，当一个线程分别调用sleep方法和wait方法后，线程的状态是如何转变的，以及这两种状态转变在系统资源占用和线程调度方面有什么不同。

Answer 1

1. 线程状态转变
   • sleep方法：
     • 当线程调用sleep方法后，线程会从运行状态（RUNNABLE）转变为阻塞状态（TIMED_WAITING）。经过指定的睡眠时间后，线程会重新回到可运行状态（RUNNABLE），等待CPU调度再次执行。例如，Thread.sleep(1000);会使当前线程进入TIMED_WAITING状态1秒钟，1秒后回到RUNNABLE状态。
   • wait方法：
     • 当线程调用wait方法后，线程会从运行状态（RUNNABLE）转变为等待状态（WAITING）或TIMED_WAITING（如果调用的是带时间参数的wait方法）。处于等待状态的线程需要其他线程调用notify或notifyAll方法来唤醒，才会重新回到可运行状态（RUNNABLE）。例如，在一个同步块中Object obj = new Object(); obj.wait();，当前线程会进入WAITING状态，直到其他线程调用obj.notify(); 。
2. 系统资源占用和线程调度方面的不同
   • 系统资源占用：
     • sleep方法：线程在TIMED_WAITING状态时，虽然不执行用户代码，但仍然持有它所占用的锁资源。例如，在一个同步方法中调用Thread.sleep(1000);，在这1秒内，该线程持有的锁不会被释放，其他需要该锁的线程无法进入同步代码块。
     • wait方法：线程在WAITING或TIMED_WAITING状态时，会释放它所占用的锁资源。例如，在同步块Object obj = new Object(); synchronized(obj){obj.wait();}中，线程进入WAITING状态时会释放obj锁，其他线程可以获取obj锁并进入同步块。
   • 线程调度：
     • sleep方法：线程进入TIMED_WAITING状态后，不需要其他线程干预，只要睡眠时间结束，就会自动进入RUNNABLE状态，等待CPU调度执行。例如Thread.sleep(5000);，5秒后线程就可以再次竞争CPU资源。
     • wait方法：线程进入WAITING或TIMED_WAITING状态后，需要其他线程调用notify或notifyAll方法来唤醒，才会进入RUNNABLE状态。而且notify方法只会唤醒等待队列中的一个线程，notifyAll方法会唤醒等待队列中的所有线程，被唤醒的线程需要竞争锁资源，竞争成功后才能执行。例如，多个线程在obj上等待，调用obj.notify();只会唤醒其中一个线程去竞争锁。