### Java线程详解
#### 一、线程概念与特性
**线程**是指程序执行过程中的一个最小单元，它是进程中的一个实体，是被系统独立调度和分派的基本单位。在Java中，多线程的特性使得程序能够并行执行不同的任务，从而提升效率。
1. **进程与线程的区别**
- **粒度不同**：进程是资源分配的基本单位，而线程是CPU调度的基本单位。
- **内存地址空间**：每个进程拥有独立的内存地址空间，而同一个进程内的线程共享相同的内存地址空间。
- **开销**：创建和销毁一个线程的开销远小于进程，因此线程比进程更轻量。
2. **多线程编程的优点**
- 加快程序响应速度，特别适用于人机交互场合，使外部需求得到迅速响应。
- 提高CPU利用率，提高程序吞吐量。
- 适合处理耗时或大量占用处理器的任务，尤其是需要等待外部资源（如远程文件或互联网连接）的情况。
#### 二、线程的创建方式
Java中可以通过两种主要方式创建线程：
1. **继承`Thread`类**
- 创建一个新的类继承自`java.lang.Thread`类，并重写`run()`方法。
- 示例：
```java
public class MyThread extends Thread {
public void run() {
while (true) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running");
}
}
}
```
2. **实现`Runnable`接口**
- 创建一个新的类实现`Runnable`接口，并实现`run()`方法。
- 示例：
```java
public class MyRunnable implements Runnable {
public void run() {
while (true) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is running");
}
}
}
```
#### 三、线程的状态与生命周期
线程的生命周期主要包括以下几个阶段：
1. **新建状态**（New）：当一个线程对象被创建但尚未启动时所处的状态。
2. **就绪状态**（Runnable）：线程对象创建后调用`start()`方法进入就绪状态，等待CPU调度。
3. **运行状态**（Running）：线程获得CPU使用权，开始执行`run()`方法。
4. **阻塞状态**（Blocked/Waiting/Timed Waiting）：线程失去CPU使用权，等待其他线程的操作。
5. **死亡状态**（Dead/terminated）：线程执行完毕或因异常结束。
**阻塞状态**可以细分为：
- **等待状态**（Waiting）：线程等待另一个线程的通知，典型操作包括`Object.wait()`等。
- **时间等待状态**（Timed Waiting）：线程等待一段时间后自动恢复，如`Thread.sleep()`、`Object.wait(long timeout)`。
- **锁定阻塞状态**（Blocked）：线程尝试获取某个锁，但该锁已被其他线程持有。
#### 四、线程的优先级与调度
1. **线程优先级**
- 线程的优先级决定了线程的调度顺序。在Java中，线程的优先级范围为1到10，其中1为最低优先级，10为最高优先级。默认优先级为5。
- 通过`setPriority(int newPriority)`方法设置线程优先级。
- 但是需要注意的是，优先级高的线程并不一定总是先执行，线程的调度机制依赖于操作系统。
2. **线程调度**
- Java的线程调度策略遵循一种叫做**分时轮转调度算法**的方式，确保所有线程都有机会执行。
- 在多核处理器环境下，线程间的调度更为复杂，可能会涉及线程迁移等问题。
#### 五、线程同步
在多线程环境中，为了避免并发访问带来的问题，需要对线程进行同步。主要通过以下方式实现：
1. **synchronized关键字**
- `synchronized`可以用于修饰方法或者代码块，确保同一时刻只有一个线程可以访问该段代码。
- 示例：
```java
public synchronized void method() {
// 同步代码
}
```
2. **显式锁（ReentrantLock）**
- 使用`java.util.concurrent.locks.ReentrantLock`类提供的显式锁，提供更灵活的锁定机制。
- 示例：
```java
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void method() {
lock.lock();
try {
// 同步代码
} finally {
lock.unlock();
}
}
```
3. **volatile变量**
- 使用`volatile`关键字声明变量，确保变量在多线程环境下的可见性。
4. **原子类**
- Java并发库提供了原子类，如`AtomicInteger`等，它们提供了原子性的更新操作，避免了锁的使用。
通过上述内容可以看出，Java线程的管理涉及到线程的创建、生命周期管理、优先级设置、调度策略以及同步机制等多个方面。掌握这些核心概念和技术，对于开发高性能、高可靠性的多线程应用程序至关重要。
