多线程笔记_java/多线程_

在Java编程语言中，多线程是程序设计中的一个重要概念，尤其在开发高效能和响应迅速的应用时。本文档将全面解析多线程的基础知识，从简单到复杂，帮助开发者深入理解并掌握这一核心技术。 一、多线程基础 1.1 线程与进程 线程是操作系统分配处理器时间的基本单元，而进程则是资源分配的基本单位。一个进程可以包含多个线程，线程之间共享进程的内存空间，可以同时执行不同的任务，提高系统的并发性。 1.2 创建线程 Java提供了两种创建线程的方式：继承Thread类和实现Runnable接口。继承Thread类可以直接覆盖run()方法，而实现Runnable接口则需要将run()方法放在实现类中，并通过Thread对象启动。 1.3 启动线程 通过调用Thread对象的start()方法启动线程，系统会自动调用run()方法执行任务。 二、线程状态与生命周期 线程有五种状态：新建（New）、可运行（Runnable）、运行（Running）、等待阻塞（Blocked）、终止（Terminated）。理解这些状态有助于我们更好地控制和管理线程。 三、线程同步与通信 3.1 线程同步 为避免多线程环境下数据的不一致性，Java提供了synchronized关键字进行线程同步。synchronized可以修饰方法或代码块，保证同一时刻只有一个线程可以执行特定代码。 3.2 等待/通知机制 wait()、notify()和notifyAll()方法用于线程间的通信，这些方法必须在同步块或同步方法中使用，以避免唤醒错误的线程。 3.3 高级同步工具 Java提供了一些高级同步工具，如Semaphore（信号量）、CyclicBarrier（循环屏障）、CountDownLatch（倒计时锁）和Exchanger（交换器），它们提供了更灵活的线程同步方式。 四、线程池 Java的ExecutorService和ThreadPoolExecutor允许我们创建和管理线程池，提高系统效率并减少资源消耗。线程池可以通过设置核心线程数、最大线程数、线程存活时间和任务队列来定制。 五、死锁与活锁 当两个或更多线程互相等待对方释放资源导致无法继续执行时，就发生了死锁。活锁则是线程不断尝试获取资源但始终失败，导致无限期等待。避免这两种情况通常需要合理设计资源获取顺序和超时策略。 六、线程优先级 Java提供了10个线程优先级，但实际效果依赖于操作系统的调度策略。一般情况下，优先级高的线程更可能获得CPU时间片，但并不绝对。 七、中断与异常处理 Thread对象的interrupt()方法用于中断线程，而isInterrupted()和interrupted()检查中断状态。在多线程环境中，异常处理也非常重要，需要确保线程安全地停止。 通过对上述知识点的学习，开发者可以有效地编写出高效、稳定、可控的多线程程序。在实践中，还需要不断调试和优化，以适应各种复杂的并发场景。