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广西网站开发软件,中国供求网,全球搜和外贸快车哪个好,网站动态和静态Java线程学习笔记#xff1a;从基础到实践的核心梳理在Java开发中#xff0c;线程是实现并发编程的核心基础#xff0c;也是面试高频考点。随着多核处理器的普及#xff0c;高效的线程管理能力成为开发者必备技能。这段时间通过课程学习和实践探索#xff0c;我对Java线程…Java线程学习笔记从基础到实践的核心梳理在Java开发中线程是实现并发编程的核心基础也是面试高频考点。随着多核处理器的普及高效的线程管理能力成为开发者必备技能。这段时间通过课程学习和实践探索我对Java线程的核心知识有了更系统的理解现将学习心得整理如下涵盖基础概念、创建方式、生命周期、同步机制等关键内容助力后续开发与复习。一、线程的核心概念理解并发与并行在接触线程之前首先要区分清楚进程与线程的关系以及并发与并行的差异这是建立线程认知的基础。进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位每个进程都拥有独立的内存空间和系统资源比如我们运行的Java程序就是一个进程。而线程是进程内部的执行单元一个进程可以包含多个线程这些线程共享进程的内存空间如方法区、堆但拥有各自独立的程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈。这种资源共享特性使得线程间的切换成本远低于进程因此成为实现并发的关键。并发与并行是容易混淆的两个概念。并发指的是多个线程在同一时间段内交替执行从宏观上看似乎同时进行但微观上是通过CPU的时间片轮转实现的而并行则是多个线程在多个CPU核心上同时执行真正实现了“同时进行”。Java线程的设计目标就是让程序能够更好地利用CPU资源在并发场景下提升程序响应速度在并行场景下提高任务执行效率。二、线程的创建方式三种核心实现路径Java提供了三种主流的线程创建方式每种方式都有其适用场景理解它们的差异是正确使用线程的前提。第一种是继承Thread类。Thread类本身实现了Runnable接口我们通过继承Thread类并重写其run()方法来定义线程执行逻辑然后调用start()方法启动线程。需要注意的是start()方法的作用是通知JVM启动线程将线程纳入调度队列而run()方法才是线程的具体执行体。如果直接调用run()方法本质上只是普通方法调用无法实现并发效果。例如class MyThread extends Thread { Override public void run() { for (int i 0; i 5; i) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() : i); } } // 调用 public class ThreadTest { public static void main(String[] args) { MyThread thread1 new MyThread(); MyThread thread2 new MyThread(); thread1.start(); // 启动线程1 thread2.start(); // 启动线程2 } }这种方式的缺点是Java单继承特性限制了类的扩展性如果一个类已经继承了其他父类就无法再继承Thread类。第二种是实现Runnable接口。Runnable接口仅定义了一个run()抽象方法通过实现该接口并重写run()方法再将实现类对象作为参数传入Thread类的构造方法即可创建线程。这种方式规避了单继承的限制是更常用的线程创建方式。示例如下class MyRunnable implements Runnable { Override public void run() { for (int i 0; i 5; i) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() : i); } } } // 调用 public class RunnableTest { public static void main(String[] args) { Thread thread1 new Thread(new MyRunnable()); Thread thread2 new Thread(new MyRunnable()); thread1.start(); thread2.start(); } }第三种是实现Callable接口。前两种方式的run()方法没有返回值且无法抛出受检异常而Callable接口的call()方法既可以返回结果也能抛出异常适用于需要获取线程执行结果的场景。使用Callable时需要结合FutureTask类FutureTask实现了Future接口和Runnable接口既能作为Thread的构造参数又能通过get()方法获取线程执行结果。例如class MyCallable implements CallableInteger { Override public Integer call() throws Exception { int sum 0; for (int i 1; i 10; i) { sum i; Thread.sleep(100); } return sum; } } // 调用 public class CallableTest { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { FutureTasklt;Integergt; futureTask new FutureTask(new MyCallable()); Thread thread new Thread(futureTask); thread.start(); Integer result futureTask.get(); // 阻塞等待线程执行完成并获取结果 System.out.println(线程执行结果 result); } }这里需要注意get()方法会阻塞当前线程直到目标线程执行完成因此在实际开发中需谨慎使用避免影响程序响应性。三、线程的生命周期六大状态与状态转换Java线程从创建到销毁会经历一系列状态变化JDK文档中将线程状态分为NEW新建、RUNNABLE可运行、BLOCKED阻塞、WAITING等待、TIMED_WAITING计时等待、TERMINATED终止六种理解这些状态及转换规则是线程调度与问题排查的关键。NEW状态是线程刚被创建但未启动的状态此时线程仅被实例化尚未调用start()方法JVM未为其分配CPU资源。当调用start()方法后线程进入RUNNABLE状态该状态包含“就绪”和“运行中”两种情况就绪状态的线程已被纳入JVM的线程调度队列等待CPU时间片当线程获得CPU资源后便进入运行中状态执行run()方法中的逻辑。RUNNABLE状态的线程可能因多种原因进入阻塞或等待状态。当线程尝试获取同步锁如synchronized修饰的方法或代码块但该锁被其他线程占用时会进入BLOCKED状态当调用Object.wait()、Thread.join()等无超时参数的方法时线程会进入WAITING状态这种状态下线程需要等待其他线程的显式通知如Object.notify()才能唤醒而调用Thread.sleep(long)、Object.wait(long)等带超时参数的方法时线程会进入TIMED_WAITING状态该状态无需外部通知超时后会自动唤醒并回到RUNNABLE状态。当线程的run()方法执行完成或因异常退出run()方法时线程进入TERMINATED状态此时线程的生命周期彻底结束无法再回到其他状态。需要特别注意的是线程一旦终止即使调用start()方法也会抛出IllegalThreadStateException异常。四、线程同步解决并发安全问题线程共享进程资源的特性虽然提高了资源利用率但也带来了并发安全问题。当多个线程同时操作同一共享变量时可能会出现数据不一致的情况这就需要通过线程同步机制来保证操作的原子性、可见性和有序性。synchronized关键字是Java中最基础的同步机制它可以修饰方法和代码块通过获取对象锁来实现线程间的互斥。当一个线程获取锁后其他尝试获取该锁的线程会进入BLOCKED状态直到持有锁的线程释放锁。修饰非静态方法时锁对象是当前实例对象修饰静态方法时锁对象是当前类的Class对象修饰代码块时锁对象是括号中指定的对象。例如在实现售票系统时使用synchronized保证售票操作的原子性class TicketSeller implements Runnable { private int ticketNum 100; Override public void run() { while (true) { synchronized (this) { // 同步代码块锁对象为当前实例 if (ticketNum 0) { try { Thread.sleep(10); // 模拟售票耗时 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() 售出车票剩余 --ticketNum); } else { break; } } } } }除了synchronizedJava并发包java.util.concurrent还提供了Lock接口及其实现类如ReentrantLock来实现更灵活的同步控制。与synchronized相比ReentrantLock支持公平锁与非公平锁的选择、可中断的锁获取、超时锁获取等特性使用时需要显式调用lock()方法获取锁并用unlock()方法释放锁通常建议在finally块中释放锁避免死锁。示例如下class TicketSellerLock implements Runnable { private int ticketNum 100; private Lock lock new ReentrantLock(); Override public void run() { while (true) { lock.lock(); // 获取锁 try { if (ticketNum 0) { Thread.sleep(10); System.out.println(Thread.currentThread().getName() 售出车票剩余 --ticketNum); } else { break; } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); // 释放锁 } } } }此外volatile关键字也是解决并发问题的重要手段但它仅能保证变量的可见性和有序性无法保证原子性。当多个线程仅读取共享变量而只有一个线程修改该变量时使用volatile可以避免线程读取到“脏数据”其原理是通过禁止CPU缓存和指令重排序来实现变量的实时更新。五、线程通信与调度实现线程间协作在并发场景中线程并非孤立运行常常需要相互协作完成任务这就涉及到线程通信与调度机制。线程通信的核心是通过共享对象的等待/通知机制实现主要依赖于Object类的wait()、notify()、notifyAll()方法这些方法必须在synchronized修饰的代码块或方法中使用否则会抛出IllegalMonitorStateException异常。wait()方法会释放当前线程持有的锁并使线程进入WAITING状态notify()方法会随机唤醒一个等待该锁的线程使其进入RUNNABLE状态notifyAll()方法则会唤醒所有等待该锁的线程。经典的“生产者-消费者”模型就是基于这种机制实现的生产者生产数据后通知消费者消费消费者消费完成后通知生产者继续生产确保数据生产与消费的协调。线程调度方面Java提供了线程优先级机制通过setPriority(int)方法设置线程优先级范围1-10默认5优先级越高的线程获得CPU时间片的概率越大但这只是一种概率性提示具体调度由操作系统决定不能依赖优先级实现精确的线程执行顺序。此外Thread类的sleep(long)方法可以让当前线程暂停执行指定时间期间会释放CPU资源但不会释放锁join()方法可以让调用该方法的线程等待目标线程执行完成后再继续运行常用于线程间的顺序控制。六、常见问题与避坑指南在使用Java线程的过程中容易遇到死锁、线程泄漏等问题掌握常见问题的成因及解决方法至关重要。死锁是最典型的线程问题当两个或多个线程相互持有对方需要的锁且都不主动释放时就会陷入无限等待的状态。例如线程A持有锁1并等待锁2线程B持有锁2并等待锁1此时便会发生死锁。避免死锁的关键在于破坏死锁产生的四个必要条件互斥条件、请求与保持条件、不剥夺条件、循环等待条件常用方法包括按固定顺序获取锁、设置锁获取超时时间、使用tryLock()方法尝试获取锁等。线程泄漏则是指线程完成任务后未正常终止长期占用系统资源导致内存泄漏或资源耗尽。常见原因包括线程中存在无限循环、未正确处理异常导致run()方法无法退出等。解决线程泄漏的方法是确保线程有明确的终止条件在异常处理中做好资源释放和线程退出逻辑同时可以使用线程池管理线程避免手动创建过多线程。七、总结与展望通过这段时间的学习我深刻认识到Java线程是并发编程的基石从线程的创建与生命周期到同步机制与线程通信每个知识点都紧密关联且需要结合实践才能真正掌握。线程的核心价值在于提升程序的并发能力和资源利用率但随之而来的并发安全问题也需要通过严谨的同步控制来解决。后续学习中我将重点深入Java并发包的高级特性如线程池、并发集合ConcurrentHashMap等、原子类AtomicInteger等等这些组件是实际开发中解决并发问题的常用工具。同时会通过更多实战案例加深对线程知识的理解提升排查并发问题的能力为后续开发高性能、高可靠性的Java应用打下坚实基础。