java线程基础

### Java线程基础知识点详解 #### 一、Java线程概览 - **定义**: Java线程是指在Java程序中可以并发执行的最小单位。它允许程序中的多个任务同时进行，提高了程序的效率和资源利用率。 - **背景**: 在Java出现之前，线程管理主要依赖于操作系统提供的功能。Java则在语言层面直接支持线程机制，使得开发者能够更加方便地利用多线程编程来提高程序性能。 #### 二、线程与进程的区别 - **进程**: 是系统中可并发执行的基本单元，具有独立的地址空间和资源。每个进程都是相互隔离的。 - **线程**: 是进程内的实体，同一进程中的线程共享进程的资源（如内存），但每个线程有自己的堆栈、程序计数器等私有数据。 #### 三、Java线程的创建方式 - **继承Thread类**: 创建一个新的类继承自`Thread`类，并重写`run()`方法。 ```java public class MyThread extends Thread { public void run() { System.out.println("Thread is running..."); } public static void main(String args[]) { MyThread mt = new MyThread(); mt.start(); } } ``` - **实现Runnable接口**: 定义一个实现了`Runnable`接口的类，并重写`run()`方法，然后通过`Thread`类构造函数传入该对象实例来创建线程。 ```java public class MyRunnable implements Runnable { public void run() { System.out.println("Runnable is running..."); } public static void main(String args[]) { Thread t = new Thread(new MyRunnable()); t.start(); } } ``` - **使用Callable与Future**: 适用于需要返回结果的线程任务。 ```java import java.util.concurrent.Callable; import java.util.concurrent.FutureTask; public class MyCallable implements Callable<Integer> { public Integer call() { int sum = 0; for (int i = 0; i < 100; i++) { sum += i; } return sum; } public static void main(String[] args) { MyCallable myCallable = new MyCallable(); FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(myCallable); Thread thread = new Thread(futureTask); thread.start(); try { int result = futureTask.get(); System.out.println("The result is: " + result); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } ``` #### 四、线程的状态与生命周期 - **新建状态** (`New`): 当新线程被创建但尚未启动时处于此状态。 - **就绪状态** (`Runnable`): 线程已经准备好运行，等待CPU时间片。 - **运行状态** (`Running`): 线程获得了CPU时间片，正在执行。 - **阻塞状态** (`Blocked`): - **等待阻塞** (`Waiting`): 通过`wait()`方法或`join()`方法进入。 - **同步阻塞** (`Blocked on monitor entry`): 试图获取一个已被其他线程锁定的对象锁。 - **其他阻塞** (`Timed Waiting`): 如`sleep()`方法或`join(long millis)`方法等。 - **死亡状态** (`Dead`): 线程执行完毕或被强制停止。 #### 五、线程间的通信 - **同步机制**: 使用`synchronized`关键字来控制对共享资源的访问，防止多个线程同时修改同一份数据导致的问题。 - **等待/通知机制** (`wait()`和`notify()`): 用于实现线程间的同步通信。一个线程释放锁并等待，而另一个线程获得锁并唤醒等待的线程。 #### 六、线程的调度与优先级 - **线程调度**: Java虚拟机使用一种叫做时间片轮转的策略来调度线程。每个线程都会被分配一个固定的时间片，轮流执行。 - **线程优先级**: 可以通过设置线程的优先级来影响线程的调度顺序。优先级高的线程有更高的机会获得CPU资源。需要注意的是，优先级只是一种建议性的机制，并不保证一定按优先级顺序执行。 #### 七、线程安全问题及解决办法 - **竞态条件** (`Race Condition`): 多个线程对同一资源进行操作时可能导致的问题。解决方法包括使用`synchronized`关键字、`volatile`关键字以及高级并发工具类如`ReentrantLock`等。 - **死锁**: 发生在两个或多个线程互相等待对方持有的锁而不释放自己所占有的锁，导致线程无法继续执行的情况。避免死锁的方法包括使用`tryLock()`、合理安排锁的获取顺序等。 #### 八、线程池 - **概念**: 线程池是一种用于管理和复用线程的技术。它可以预先创建一定数量的线程并存储起来，当有新的任务到来时，可以从线程池中取出空闲的线程来执行任务。 - **优势**: - **资源复用**: 减少创建和销毁线程的开销。 - **控制最大并发数**: 避免过多线程导致系统不稳定。 - **提供管理功能**: 如定时执行、定期执行等。 - **实现**: Java通过`ExecutorService`接口和它的实现类如`ThreadPoolExecutor`等提供了线程池的功能。 #### 九、总结 Java线程为开发者提供了一种高效利用系统资源、实现复杂逻辑的强大工具。通过对线程基础知识的学习，我们可以更好地理解和利用多线程编程的优势，同时也要注意避免常见的并发问题，确保程序的稳定性和安全性。