JAVA并发学习

一、虚拟线程与载体线程

1. 核心概念
   载体线程 = 平台线程 = 操作系统线程（OS 线程），是 JVM 直接使用的 “真实线程”，不是 CPU 硬件线程。
   虚拟线程：挂载在载体线程上执行，由 JVM 在用户态调度，创建 / 销毁成本极低，适合高并发 IO 场景。
2. 调度机制（挂载 / 卸载）
   挂载：虚拟线程需要执行时，调度器将其绑定到空闲载体线程。
   卸载：虚拟线程遇到阻塞（如 IO、wait）时，JVM 保存其栈状态，将其从载体线程上卸下，释放载体线程去执行其他虚拟线程。
   重挂载：阻塞结束后，调度器重新找空闲载体线程挂载虚拟线程（不一定是原载体）。
3. 虚拟线程的唤醒问题
   ❌ 不能指名道姓唤醒某个具体线程（平台线程 / 虚拟线程都不行）。
   ✅ 可以通过锁分组 / Condition 等待队列实现精准唤醒某一类线程（如只唤醒消费者，不唤醒生产者）。
   二、线程通信与等待 / 通知机制
4. wait ()/notify () 的使用限制
   必须在synchronized同步块中：因为它们操作的是锁对象的等待队列，必须先持有锁才能修改队列，否则会抛出IllegalMonitorStateException。
   本质：防止并发修改等待队列导致状态错乱，保证线程安全。
5. 锁对象内部结构
   每个 Java 对象（锁）内部包含：
   等待队列（Wait Set）：存放调用wait()的线程。
   阻塞队列（Entry Set）：存放抢锁失败、等待锁的线程。
   持有线程指针：记录当前持有锁的线程。
   锁计数器（Hold Count）：支持synchronized可重入，记录重入次数，确保退出次数 = 进入次数时才释放锁，避免自己锁死自己。
6. Condition 与精准唤醒
   lock.newCondition()：创建一个独立的等待队列（等待室），一个 Lock 可以创建多个 Condition。
   condition.await()：线程进入该 Condition 的等待队列等待。
   condition.signal()：唤醒该等待队列中的一个线程。
   condition.signalAll()：唤醒该等待队列中的所有线程。
   优势：将生产者 / 消费者分开到不同 Condition 等待，实现精准通知（如只唤醒消费者，不唤醒生产者）。
7. 生产者 - 消费者模型的通信逻辑
   队列满时：生产者在notFull Condition 等待。
   队列空时：消费者在notEmpty Condition 等待。
   生产者生产后：调用notEmpty.signal()，只唤醒消费者。
   消费者消费后：调用notFull.signal()，只唤醒生产者。
   本质：精准唤醒某一类线程，而非某个具体线程。
   三、线程控制工具
8. join () 方法
   作用：t.join() → 当前线程等待 t 线程执行完毕后再继续执行。
   底层：通过while (t.isAlive()) { wait(); }实现，t 线程结束后 JVM 自动唤醒等待线程。
   带超时：t.join(ms) → 最多等待指定毫秒数，超时后继续执行。
9. jstack 命令（线程排查工具）
   作用：打印 Java 进程的线程堆栈，用于排查死锁、阻塞、线程状态。
   常用命令：
   jps -l：查找 Java 进程 PID。
   jstack ：查看所有线程堆栈。
   jstack -l ：查看锁信息，自动检测死锁。
   jstack -v ：查看虚拟线程（JDK 21 + 支持）。
   关键线程状态：
   RUNNABLE：正在运行。
   WAITING：调用wait()/await()/join()无超时等待。
   BLOCKED：等待synchronized锁。
   TIMED_WAITING：调用sleep()/wait(ms)/join(ms)限时等待。
   四、协程与传统线程的核心区别
   维度 传统线程 协程 / 虚拟线程
   调度者 操作系统内核 应用程序 / 语言 Runtime（如 JVM）
   调度模式 抢占式（内核可随时强制切换） 非抢占式（程序员通过yield/await显式控制切换）
   切换成本 高（内核态上下文切换） 低（用户态上下文切换）
   阻塞处理 阻塞时占用内核线程资源 阻塞时释放载体线程，资源可复用
   适用场景 CPU 密集型 IO 密集型
   创建成本 高（需内核分配资源） 极低（仅 JVM 堆对象 + 栈）
   五、关键易错点总结
   精确唤醒误区：Java 中无法直接唤醒某个具体线程，只能通过锁 / 条件分组唤醒某一类线程。
   wait ()/notify () 必须在同步块中：否则会抛出异常，且无法保证线程安全。
   虚拟线程与平台线程行为一致：虚拟线程同样支持wait()/notify()/notifyAll()，阻塞时会释放载体线程。
   锁计数器的作用：支持synchronized可重入，防止同一线程多次加锁时自己锁死自己。
   Condition 本质：是独立的等待队列，用于替代synchronized单一等待队列，实现精准唤醒。