Java线程状态转换图详解，线程状态如何变化？

普宪糖

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2025-07-03 18:00:33

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Java线程的状态转换主要包括以下5个核心状态：1、新建（NEW）；2、可运行（RUNNABLE）；3、阻塞（BLOCKED）；4、等待（WAITING、TIMED_WAITING）；5、终止（TERMINATED）。线程在生命周期中会根据不同的操作和条件在这些状态间切换。 例如，当线程启动后，从新建进入可运行状态；遇到锁竞争或调用wait方法时，会进入阻塞或等待状态；线程执行结束，则进入终止状态。以“等待（WAITING）”为例，线程调用Object.wait()、Thread.join()或LockSupport.park()等方法后，会进入等待状态，直到被另一个线程通过notify/notifyAll/unpark等唤醒。这些转换保证了多线程程序的同步与资源竞争可控性，是并发编程的基础。

《java线程状态转换图》

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一、新建与启动：NEW → RUNNABLE

Java中的Thread对象被创建后，最初处于“新建”（NEW）状态。在程序调用start()方法时，线程将被JVM调度，进入“可运行”（RUNNABLE）状态。这是线程生命周期的起点。

状态	描述	转换触发条件
NEW	线程已创建但未启动	new Thread()
RUNNABLE	线程可以由CPU调度执行	thread.start()

• 详细解释
• **NEW 状态：**只是分配了内存，并未分配系统资源，不占用CPU。
• **RUNNABLE 状态：**包括了两种情形：真正正在CPU上执行的Running，以及可能随时被调度执行的Ready。JVM层面不细分这两者，而都归为RUNNABLE。

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二、阻塞与同步锁竞争：BLOCKED 状态详解

当一个正在运行的线程尝试获取一个已经被其他线程持有的synchronized锁时，它就会进入“阻塞”（BLOCKED）状态。只有当锁释放后，该线程才能继续争夺CPU时间片恢复到RUNNABLE。

状态	描述	转换触发条件
BLOCKED	等待获取对象监视器锁，被其他同步代码块占用	synchronized关键字加锁时竞争失败

• 详细解释
• BLOCKED只用于synchronized相关。当多个线程争用同一把对象监视器锁时，未获得锁的那些将处于BLOCKED。
• 和WAITING不同，BLOCKED不能由自身主动“解除”，只待拿到所需锁即可恢复。

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三、等待与超时等待：WAITING 与 TIMED_WAITING 的区别与转换机制

Java中定义了两种“等待”类型：

• WAITING（无限期等待）：通过Object.wait(), Thread.join(), LockSupport.park()等方式让出CPU，需要外部唤醒。
• TIMED_WAITING（限期等待）：如Thread.sleep(millis), Object.wait(millis), Thread.join(millis), LockSupport.parkNanos等，有时间限制，到期自动唤醒。

以下是常见API及其导致的状态变化：

方法	导致的新状态
Object.wait()	WAITING
Thread.join()	WAITING
LockSupport.park()	WAITING
Object.wait(long timeout)	TIMED_WAITING
Thread.sleep(long millis)	TIMED_WAITING
Thread.join(long millis)	TIMED_WAITING
LockSupport.parkNanos/Until	TIMED_WAITING

• 详细解释
• WAITING必须依赖其他线程调用notify/notifyAll/unpark/join完成，否则无法苏醒。
• TIMED_WAITING即使没有外部事件也会因超时时间到达自动返回READY队列。

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四、唤醒与重新可运行：从 WAIT/BLOCK/TIMED_WAIT 返回 RUNNABLE 的过程分析

当满足特定条件后，被挂起或阻塞的线程会重新回到可运行(RUNNABLE)队列，但该过程涉及不同机制：

• 从 BLOCKED 到 RUNNABLE
• 当持有同步锁(synchronized)的前一个线程释放锁后，一个BLOCKED中的候选线程就可能获得该锁并转换为RUNNABLE。
• 从 WAIT/WAIT_TIMed 到 RUNNABLE
• 被其它进程唤醒(Object.notify()/notifyAll(), unpark())或者时间到达(TIMED_WAIT)，即可返回RUNNABLE队列准备再次争夺CPU时间。

表格梳理如下：

初始状态	唤醒方式	转换目标
BLOCKED	获得对象监视器锁	RUNNABLE
WAITING	notify/unpark/join	RUNNABLE
TIMED_WAITING	超时时间达到/notify	RUNNABLE

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五、终止：TERMINATED 状态及其不可逆性详解

TERMINATED是最后且不可逆转的一步——无论正常执行完run方法还是抛出异常导致run提前退出，都会进入TERMINATED，一旦结束无法复活。同样地，对已终止Thread对象调用start会抛出IllegalThreadStateException异常。

• 实例说明

Thread t = new Thread(() -> \{\});
t.start(); // 启动
t.join(); // 等待结束
System.out.println(t.getState()); // 输出 TERMINATED

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六、完整Java线程生命周期转换图解析及常见误区纠正

Java官方API和实践中，五大核心状态可以用下图描述其主要流转关系：

[NEW] --start--> [RUNNABLE] --(获得CPU)—>
/|\           /      \
\         /         \
(join/wait/sleep etc.)
v                v
[WAIT/TIMED] <---(lock竞争)-- [BLOCK]

[任何非terminated]->(run结束/异常)->[TERMINATED]

常见误区对比表

下方对比了一些开发者易混淆之处：

问题点 正确认知 错误理解

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BLOCK vs WAIT BLOCK仅因synchronized竞争 都是任意挂起都叫block THREAD.start与run差异 start为新建->可运行 run直接启动新进程 sleep影响 sleep不释放monitor lock sleep自动释放所有资源

原因分析

1. JVM设计中的多级挂起机制，是为了兼容多种并发控制场景，提高灵活性。
2. 不同平台JVM对细节实现略有差异，但核心转换规则一致。
3. wait/sleep/join等方法底层均依赖native操作系统原语，如条件变量和互斥量，实现高效切换。

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七、多样化场景举例及实际应用建议

场景一：生产者消费者模型

生产方满缓冲区wait, 消费方empty缓冲区wait，通过notify互相唤醒，即典型WAIT/TIMIED之间切换；

场景二：死锁检测

两个以上进程互相争夺不同资源，各自卡在BLOCK状况，需要结合jstack工具定位；

场景三：Future异步接口

主线join子任务结果时主线进入WAIT, 子任务完成通过join唤醒主线；

实践建议列表

1. 熟练掌握各API引起的具体状态切换；
2. 使用jstack/thread dump准确识别问题现场；
3. 合理规避死锁和饥饿风险；
4. 利用合适同步原语替代过度使用synchronized/wait-notify；

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总结与建议

Java提供了精细化、多层级且互补性的5大核心线程状态，各自对应不同同步场景和调度需求。理解并准确运用这些概念，有助于开发出高效、安全且健壮的多线程应用。建议开发者在实践中借助工具分析实际现场，并优先选用现代并发包如java.util.concurrent提升代码质量。如遇复杂问题，可结合源码阅读进一步深究其实现原理，以便更好地优化并发性能和解决实际生产难题。

精品问答:

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Java线程状态转换图中有哪些关键状态？

我在学习Java多线程时，看到各种线程状态名称，比如NEW、RUNNABLE、BLOCKED等，感觉很复杂。能不能帮我理清楚Java线程状态转换图中到底有哪些关键状态？

Java线程状态转换图主要包括六个关键状态：NEW（新建）、RUNNABLE（可运行）、BLOCKED（阻塞）、WAITING（等待）、TIMED_WAITING（计时等待）和TERMINATED（终止）。

状态	描述	示例场景
NEW	线程刚创建，尚未启动	Thread t = new Thread();
RUNNABLE	线程可运行，等待CPU调度	t.start()后
BLOCKED	线程因同步锁阻塞	竞争synchronized锁
WAITING	线程无限期等待其他线程动作	wait()无超时
TIMED_WAITING	线程限时等待	sleep(1000)或wait(1000)
TERMINATED	线程执行完毕或异常结束	run()方法执行完毕

通过理解这些关键状态，可以更好地分析Java程序的多线程行为和性能瓶颈。

Java线程状态转换图如何体现不同状态间的转变条件？

我想深入了解Java线程状态转换图中，不同状态之间是如何相互转变的。例如，从NEW到RUNNABLE需要什么条件？从RUNNABLE到BLOCKED会发生什么？具体的转变条件是什么？

Java线程状态转换图通过特定事件触发不同状态之间的转变。以下是主要的转变条件及示例：

起始状态	转变条件	转入状态
NEW	调用start()方法	RUNNABLE
RUNNABLE	获得CPU执行权	RUNNING (内部概念)
RUNNABLE	请求已被占用的同步锁	BLOCKED
RUNNABLE	调用wait()方法，无限期等待	WAITING
RUNNABLE	调用sleep(timeout)或wait(timeout)	TIMED_WAITING
WAITING/ TIMED_WAITING/ BLOCKED
	被notify()/interrupt()/超时事件发生	RUNNABLE

例如，当一个正在运行的线程调用sleep(5000)后，它会进入TIMED_WAITING，直到5秒后自动返回RUNNABLE。理解这些转变有助于编写高效且正确的多线程代码。

如何利用Java线程状态转换图调试多线程死锁问题？

最近我的程序出现了死锁现象，多个Java线程互相等待资源释放导致程序卡住。我听说可以通过分析Java线程状态转换图来找出死锁原因，请问具体该怎么做？

通过分析Java线程状态转换图，可以有效定位死锁问题。步骤如下：

1. 使用jstack工具获取当前所有 Java 进程中的所有线程堆栈信息。
2. 查看各个线程处于的具体状态，重点关注BLOCKED和WAITING两种。
3. 分析阻塞资源和持有资源间的依赖关系。
4. 绘制简化版的资源-请求图，如果存在环路即为死锁。

例如，一个典型死锁场景是两个Thread分别持有对方需要的同步锁，并都处于BLOCKED或者WAITING。通过结合Java官方提供的Thread.State枚举以及实际堆栈信息，可以快速定位并解决死锁问题，提高系统稳定性。

哪些工具可以帮助可视化展示Java线程状态转换图？

我想更直观地理解和展示Java多线程序列中的各种状态及其之间的转换，有没有什么推荐的软件或者工具，可以帮助生成和分析Java线程状态转换图？

以下是几款常用且高效的工具，用于可视化展示和分析Java多线程序序列及其执行状况：

1. VisualVM：自带JDK，自带监控和采样功能，可实时查看各个Thread详细信息及其STATE。
2. JProfiler：商业级性能剖析器，支持丰富的多线程序列分析与时间轴视图。
3. Eclipse MAT (Memory Analyzer Tool)：虽然主要关注内存，但也能结合堆栈信息辅助定位阻塞与死锁。
4. Thread Dump Analyzer (TDA)：专门用于解析thread dump文件，帮助定位瓶颈与死锁。

这些工具配合实际生产环境采集的数据，可有效帮助开发者理解复杂系统下JAVA THREAD STATE并作针对性优化。

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