Java线程状态转换的详细过程

一、先明确：Java的6种线程状态（Thread.State）

这是状态转换的"基本单元"，所有转换都围绕这6种状态进行：

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1.NEW（新建）：线程对象已创建（如new Thread()），但未调用start()，JVM未为其分配操作系统级线程资源。

2.RUNNABLE（可运行）：调用start()后进入此状态，对应操作系统线程的"就绪"和"运行中"------线程要么在等待CPU调度（就绪），要么正在CPU上执行run()方法（运行中），JVM层面不区分这两个子状态。

3.BLOCKED（阻塞）：仅因竞争synchronized锁失败而暂停，等待锁释放（不涉及Lock接口的锁，Lock锁竞争会进入WAITING/TIMED_WAITING）。

4.WAITING（无限等待）：线程主动调用无参等待方法，释放CPU和持有的锁，必须依赖其他线程显式唤醒（否则永久等待）。

5.TIMED_WAITING（计时等待）：线程调用带超时参数的等待方法，释放资源后仅等待指定时间，超时后自动唤醒，也可被提前唤醒。

6.TERMINATED（终止）：线程的run()方法执行完毕，或因未捕获异常崩溃，生命周期彻底结束。

线程状态流程图

二、完整状态转换流程（带触发条件+场景）

线程从创建到终止，会经历以下核心转换路径，不同路径对应不同业务场景：

1. 初始启动：NEW → RUNNABLE

触发操作：调用线程对象的start()方法（注意：不能重复调用，否则抛IllegalThreadStateException）。
底层逻辑：start()会向JVM注册线程，JVM向操作系统申请创建线程（如Linux的pthread_create），操作系统将线程加入"就绪队列"，等待CPU调度。

场景：

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  Thread t = new Thread(() -> { /* 任务逻辑 */ });
  System.out.println(t.getState()); // 输出 NEW
  t.start();
  System.out.println(t.getState()); // 输出 RUNNABLE（大概率，因CPU调度有延迟）

2. 可运行态内部切换：RUNNABLE（就绪）↔ RUNNABLE（运行中）

触发操作：由操作系统的CPU调度算法控制，JVM不干预。

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  就绪→运行中：CPU空闲时，调度器从就绪队列选一个线程分配时间片，线程开始执行run()方法。
  运行中→就绪：线程的CPU时间片用完，或有更高优先级线程进入就绪队列，当前线程被抢占，回到就绪队列。

特点：此过程是"隐式转换"，无需代码触发，开发者无法通过Thread.State感知（始终显示为RUNNABLE）。

3. 锁竞争：RUNNABLE ↔ BLOCKED

仅针对synchronized锁的竞争，是"被动阻塞"（线程未主动放弃，因锁被占用而暂停）。

RUNNABLE → BLOCKED：

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触发：线程尝试进入synchronized代码块/方法，但锁已被其他线程持有。

逻辑：线程从CPU调度队列退出，进入该锁的"阻塞队列"，等待锁释放。

BLOCKED → RUNNABLE：

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触发：持有synchronized锁的线程退出同步块，释放锁。

逻辑：JVM从该锁的阻塞队列中唤醒一个线程（公平/非公平取决于JVM实现），线程重新进入就绪队列，等待CPU调度。

场景：

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Object lock = new Object();
Thread t1 = new Thread(() -> {
    synchronized (lock) { /* 持有锁执行10秒 */ }
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
    System.out.println(t2.getState()); // 先 RUNNABLE
    synchronized (lock) { /* 竞争锁失败 */ } 
    System.out.println(t2.getState()); // 竞争时变为 BLOCKED
});
t1.start();
Thread.sleep(100); // 确保t1先持有锁
t2.start();

4. 主动等待（无限）：RUNNABLE ↔ WAITING

线程主动调用无参等待方法，释放CPU和锁，必须由其他线程显式唤醒（否则"卡死"）。

RUNNABLE → WAITING（3种核心触发方式）：

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1.线程持有synchronized锁时，调用lock.wait()（必须在同步块内，否则抛IllegalMonitorStateException）。

2.调用另一个线程的thread.join()（无参）：等待目标线程执行完毕，若目标线程未结束，当前线程进入等待。

3.调用LockSupport.park()（无参）：无需持有锁，直接暂停，需通过LockSupport.unpark(thread)唤醒。

WAITING → RUNNABLE（对应唤醒方式）：

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1.其他线程调用lock.notify()/notifyAll()（唤醒后需重新竞争锁，竞争成功才回到RUNNABLE）。

2.join()的目标线程执行完毕（自动唤醒）。

3.其他线程调用LockSupport.unpark(thread)（直接唤醒，无需竞争锁）。

场景（wait/notify）：

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Object lock = new Object();
Thread t1 = new Thread(() -> {
    synchronized (lock) {
        System.out.println(t1.getState()); // RUNNABLE
        lock.wait(); // 释放锁，进入 WAITING
        System.out.println(t1.getState()); // 被唤醒并重新获锁后，回到 RUNNABLE
    }
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
    synchronized (lock) {
        lock.notify(); // 唤醒t1
    }
});
t1.start();
Thread.sleep(100);
System.out.println(t1.getState()); // 输出 WAITING
t2.start();

5. 主动等待（计时）：RUNNABLE ↔ TIMED_WAITING

线程调用带超时参数的等待方法，释放资源后等待指定时间，超时后自动唤醒（也可被提前唤醒）。

RUNNABLE → TIMED_WAITING（5种核心触发方式）：

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1.Thread.sleep(long ms)：不释放锁，仅暂停指定时间（最常用，无需持有锁）。

2.持有synchronized锁时，调用lock.wait(long ms)。

3.调用thread.join(long ms)：等待目标线程指定时间，超时后不再等。

4.LockSupport.parkNanos(long nanos)/parkUntil(long deadline)：带超时的暂停。

5.线程池中的线程等待任务（如ThreadPoolExecutor的awaitTermination(long, TimeUnit)）。

TIMED_WAITING → RUNNABLE（2种唤醒方式）：

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1.等待时间到期（自动唤醒）。

2.被其他线程显式唤醒（如notify()/unpark()，与WAITING的唤醒逻辑一致）。

场景（sleep）：

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Thread t = new Thread(() -> {
    System.out.println(t.getState()); // RUNNABLE
    try {
        Thread.sleep(1000); // 进入 TIMED_WAITING
    } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt();
    }
    System.out.println(t.getState()); // 超时后回到 RUNNABLE
});
t.start();
Thread.sleep(100);
System.out.println(t.getState()); // 输出 TIMED_WAITING

6. 最终终止：RUNNABLE → TERMINATED

线程生命周期的终点，一旦进入此状态，无法再回到其他状态。

触发条件：

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1.线程的run()方法正常执行完毕（无异常）。

2.线程在run()方法中抛出未捕获的异常（如NullPointerException），导致线程崩溃。

3.其他线程调用thread.stop()（已废弃，会强制终止线程，可能导致资源泄漏）。

场景：

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Thread t = new Thread(() -> {
    // 任务执行1秒后结束
    try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) {}
});
t.start();
Thread.sleep(2000); // 等待t执行完毕
System.out.println(t.getState()); // 输出 TERMINATED

三、关键注意点

1.BLOCKED vs WAITING/TIMED_WAITING：

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BLOCKED是"被动等锁"（仅因synchronized锁竞争），不释放已持有的锁；

WAITING/TIMED_WAITING是"主动等待"，会释放已持有的锁（sleep()除外，不释放锁）。

2.唤醒后的锁竞争：

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由wait()唤醒的线程，必须重新竞争synchronized锁，竞争成功才会从WAITING/TIMED_WAITING进入RUNNABLE，否则会进入BLOCKED状态。

3.中断（interrupt()）的影响：

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若线程处于WAITING/TIMED_WAITING状态时被中断（其他线程调用thread.interrupt()），会抛出InterruptedException，并清除中断标志，线程从等待状态回到RUNNABLE（需处理异常）。

BLOCKED状态的线程被中断，不会抛出异常，仅设置中断标志，状态仍为BLOCKED。

通过以上流程，可清晰理解线程在不同场景下的状态变化，以及代码操作对状态的影响。