一、基礎(chǔ)概念
1.進程與線程
進程：操作系統(tǒng)資源分配的基本單位，擁有獨立的內(nèi)存空間（如代碼段、堆、方法區(qū)）。
線程：進程內(nèi)的執(zhí)行單元，是CPU調(diào)度的最小單位，共享進程資源（如堆內(nèi)存），但擁有獨立的棧空間。
單線程 vs 多線程：單線程按順序執(zhí)行任務(wù)，多線程通過并發(fā)/并行提升性能（需多核CPU支持并行）。
2.并發(fā)與并行
并發(fā)：單核CPU通過時間片輪轉(zhuǎn)模擬多任務(wù)交替執(zhí)行。
并行：多核CPU同時執(zhí)行多個任務(wù)。
二、線程的創(chuàng)建與啟動
Java提供兩種核心方式創(chuàng)建線程：
1.繼承Thread類
class MyThread extends Thread {
? ? @Override
? ? public void run() {
? ? ? ? System.out.println("線程執(zhí)行中：" + Thread.currentThread().getName());
? ? }
}
// 啟動線程
public static void main(String[] args) {
? ? MyThread t = new MyThread();
? ? t.start();? // 啟動新線程
}
特點：簡單但受限于單繼承。
2.實現(xiàn)Runnable接口
class MyRunnable implements Runnable {
? ? @Override
? ? public void run() {
? ? ? ? System.out.println("任務(wù)執(zhí)行中：" + Thread.currentThread().getName());
? ? }
}
// 啟動線程
public static void main(String[] args) {
? ? Thread t = new Thread(new MyRunnable());
? ? t.start();
}
優(yōu)勢：避免單繼承限制，支持資源共享。
3.其他方式
Lambda表達式（Java 8+）：簡化代碼，如?new Thread(() -> System.out.println("Lambda線程")).start();
Callable接口：支持返回值和異常處理，需配合Future使用。
三、線程生命周期與狀態(tài)
線程狀態(tài)包括：
NEW（新建） → RUNNABLE（就緒） → RUNNING（運行） → BLOCKED（阻塞） → WAITING（等待） → TIMED_WAITING（計時等待） → TERMINATED（終止）。
關(guān)鍵方法：
join()：等待線程結(jié)束（如主線程等待子線程完成）。
setPriority()：設(shè)置優(yōu)先級（1-10，默認5）。
sleep()：暫停線程執(zhí)行（單位：毫秒）。
setDaemon(true)：設(shè)為守護線程（主線程退出時自動終止）。
四、線程同步與并發(fā)安全
多線程共享資源時需解決數(shù)據(jù)競爭問題：
1.同步代碼塊
synchronized (lockObject) {
? ? // 臨界區(qū)代碼
}
原理：基于對象監(jiān)視器鎖（Monitor Lock），確保同一時間僅一個線程訪問臨界區(qū)。
2.同步方法
public synchronized void method() {
? ? // 同步方法體
}
等價于：synchronized (this)。
3.Lock接口
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
? ? // 臨界區(qū)操作
} finally {
? ? lock.unlock();? // 必須釋放鎖
}
優(yōu)勢：支持公平鎖、可中斷鎖等高級特性。
4.原子類
AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
int value = counter.incrementAndGet();? // 原子遞增
原理：基于CAS（Compare-And-Swap）實現(xiàn)無鎖并發(fā)。
五、線程池技術(shù)
作用：復(fù)用線程，減少創(chuàng)建/銷毀開銷，提升性能。
1.核心參數(shù)
corePoolSize：核心線程數(shù)（常駐）。
maximumPoolSize：最大線程數(shù)。
workQueue：任務(wù)隊列（如LinkedBlockingQueue）。
RejectedExecutionHandler：拒絕策略（如丟棄、拋異常）。
2.創(chuàng)建線程池
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5); // 固定線程池
executor.submit(() -> System.out.println("任務(wù)提交"));
executor.shutdown();? // 優(yōu)雅關(guān)閉
3.線程池類型
FixedThreadPool：固定線程數(shù)。
CachedThreadPool：彈性線程池（自動回收空閑線程）。
ScheduledThreadPool：支持定時任務(wù)。
六、高級并發(fā)工具
1.CountDownLatch
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
// 等待3個線程完成
latch.await();
用途：主線程等待多個子線程完成。
2.CyclicBarrier
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> System.out.println("所有線程就緒"));
// 多個線程相互等待后同步執(zhí)行
barrier.await();
用途：多線程協(xié)同執(zhí)行任務(wù)。
3.ConcurrentHashMap
線程安全哈希表，通過分段鎖（JDK 1.7）或CAS（JDK 1.8）實現(xiàn)高并發(fā)性能。
七、注意事項
避免死鎖：按固定順序獲取鎖，或使用tryLock()超時機制。
線程中斷：通過interrupt()方法中斷線程，需配合狀態(tài)檢查（如isInterrupted()）。
資源競爭：減少鎖粒度，優(yōu)先使用無鎖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如ConcurrentLinkedQueue）。
示例：多線程售票系統(tǒng)
class TicketSystem implements Runnable {
? ? private int tickets = 100;
? ? private final Object lock = new Object();
? ? @Override
? ? public void run() {
? ? ? ? while (true) {
? ? ? ? ? ? synchronized (lock) {
? ? ? ? ? ? ? ? if (tickets <= 0) break;
? ? ? ? ? ? ? ? System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售出第" + tickets--);
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? ? ? Thread.sleep(100);? // 模擬售票耗時
? ? ? ? ? ? } catch (InterruptedException e) {
? ? ? ? ? ? ? ? e.printStackTrace();
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
? ? }
}
public class Main {
? ? public static void main(String[] args) {
? ? ? ? Thread t1 = new Thread(new TicketSystem(), "窗口1");
? ? ? ? Thread t2 = new Thread(new TicketSystem(), "窗口2");
? ? ? ? t1.start();
? ? ? ? t2.start();
? ? }
}
輸出：多個線程交替售出票號，保證數(shù)據(jù)一致性。
通過合理使用線程創(chuàng)建、同步機制和并發(fā)工具，Java多線程編程可顯著提升程序性能，但需謹慎處理資源競爭與線程安全問題。
