java多线程

 

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⚙️ 一、线程基础概念

1. ​​线程与进程​​

   • ​​进程​​：操作系统资源分配的基本单位（如独立内存空间），例如一个运行的Java程序。
   • ​​线程​​：CPU调度的最小单位，共享进程资源（堆内存），多线程可并发执行任务。
   • ​​核心价值​​：提升吞吐量（并行处理）、增强响应性（避免阻塞）、高效利用资源（如I/O等待时执行其他任务）。

2. ​​线程生命周期​​

   • ​​新建（NEW）​​：通过new Thread()创建但未启动。
   • ​​可运行（RUNNABLE）​​：调用start()后进入就绪状态，等待CPU调度。
   • ​​阻塞/等待​​：包括BLOCKED（锁竞争）、WAITING（无限期等待）、TIMED_WAITING（超时等待）。
   • ​​终止（TERMINATED）​​：run()执行完毕或异常退出。

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🛠️ 二、线程创建方式

​​方式​​	​​示例代码​​	​​适用场景​​	​​优缺点​​
​​继承Thread类​​	class MyThread extends Thread { run() {...} } new MyThread().start();	简单逻辑	❌ 单继承限制，资源共享需静态变量
​​实现Runnable接口​​	class MyTask implements Runnable { run() {...} } new Thread(task).start();	需资源共享、避免单继承限制	✅ 推荐，逻辑与线程控制分离
​​实现Callable接口​​	Callable<String> task = () -> "结果"; Future<String> future = executor.submit(task);	需返回值、异步任务	✅ 支持Future获取结果，可配合线程池

💡 ​​关键区别​​：

• Runnable无返回值，Callable有返回值（通过Future.get()获取）。
• start()启动新线程，run()直接调用则变为普通方法（仍在当前线程）。

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🔒 三、线程安全与同步

1. ​​问题根源​​

   • ​​竞态条件​​：多线程同时修改共享数据（如count++非原子操作）。
   • ​​可见性问题​​：线程缓存导致数据修改未及时同步到主存。
   • ​​有序性问题​​：指令重排打乱执行顺序。

2. ​​同步解决方案​​

   • ​​synchronized关键字​​
     • 修饰实例方法：锁对象为this。
     • 修饰静态方法：锁对象为类Class。
     • 同步代码块：synchronized(lockObj) { ... }。
   • ​​ReentrantLock​​
     • 更灵活：支持公平锁、可中断锁、尝试获取锁（tryLock()）。

     private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
     lock.lock();
     try { /* 临界区 */ } 
     finally { lock.unlock(); }

   • ​​原子类​​：AtomicInteger、AtomicReference等，基于CAS实现无锁安全操作。
   • ​​volatile​​：仅保证可见性和禁止指令重排，不保证原子性（适用一写多读场景）。

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⚡️ 四、线程池（核心实践）

1. ​​为何使用线程池？​​

   • 避免频繁创建/销毁线程的开销（类比“招聘/解雇员工成本高”）。
   • 控制并发线程数，防止资源耗尽。

2. ​​常用线程池（通过Executors创建）​​

   ​​类型​​	​​特点​​
   newFixedThreadPool(n)	固定大小，任务队列无界
   newCachedThreadPool()	线程数弹性伸缩，空闲线程60秒回收
   newSingleThreadExecutor()	单线程串行执行
   newScheduledThreadPool(n)	支持定时/周期性任务

3. ​​基础用法​​

   ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(4);
   pool.execute(() -> System.out.println("任务执行"));
   pool.shutdown(); // 优雅关闭（等待已提交任务完成）

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🚀 五、高级特性与工具类

1. ​​线程通信​​

   • ​​wait()/notify()​​：需在synchronized块内调用，wait()释放锁并等待，notify()唤醒一个等待线程（notifyAll()唤醒所有）。
   • ​​典型场景​​：生产者-消费者模型（需配合条件判断避免虚假唤醒）。

2. ​​并发工具类​​

   • ​​CountDownLatch​​：倒计时门闩（等待多个任务完成）。
   • ​​CyclicBarrier​​：循环栅栏（线程到达屏障后统一执行后续逻辑）。
   • ​​Semaphore​​：信号量（控制并发访问资源数）。

3. ​​Fork/Join框架​​

   • 分治思想：将大任务拆分为子任务并行执行，再合并结果（如归并排序）。

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⚠️ 六、常见问题与规避

1. ​​死锁​​

   • ​​条件​​：互斥、持有并等待、不可抢占、循环等待。
   • ​​规避​​：按固定顺序获取锁、设置锁超时（tryLock(timeout)）、避免嵌套锁。

2. ​​性能优化​​

   • 缩小同步范围（减少锁竞争）。
   • 优先使用线程安全集合（如ConcurrentHashMap）。
   • 避免过度创建线程（通过线程池控制）。

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💎 总结建议

• ​​优先选择​​：Runnable + ​​线程池​​，资源利用高效且易管理。
• ​​同步机制​​：简单场景用synchronized，复杂需求（如超时控制）选ReentrantLock。
• ​​避坑指南​​：
  • 禁止直接调用run()代替start()；
  • 静态方法同步锁是类对象，非静态方法锁是实例对象；
  • 高并发场景通过ThreadLocal为线程提供独立变量副本（如数据库连接）。