Java 多线程系列详解：从基础到高级

Java 多线程系列详解：从基础到高级

多线程编程是 Java 开发中的重要主题，能够提高程序执行效率和资源利用率。本文是 Java 多线程系列的第一篇，将从多线程的基础知识入手，详细讲解多线程的创建方式、生命周期、常用方法、线程同步机制以及常见问题。

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一、什么是多线程？

多线程是一种并发执行任务的方式，允许程序在多个线程之间切换，从而同时运行多个任务，提高程序的执行效率和响应速度。

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二、Java 多线程的实现方式

Java 提供了多种创建线程的方法。

1. 继承 Thread 类

通过继承 Thread 类，重写 run() 方法来定义线程执行的内容。

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("线程执行：" + Thread.currentThread().getName());
    }
}
​
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread t1 = new MyThread();
        t1.start();  // 启动线程
    }
}

2. 实现 Runnable 接口（推荐）

这种方式更灵活，推荐使用。

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("执行线程：" + Thread.currentThread().getName());
    }
}
​
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new MyRunnable());
        t1.start();  // 启动线程
    }
}

3. 实现 Callable 接口（带返回值）

Callable 接口支持返回值和异常处理，比 Runnable 更强大。

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
​
class MyCallable implements Callable<String> {
    @Override
    public String call() throws Exception {
        return "线程执行：" + Thread.currentThread().getName();
    }
}
​
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(new MyCallable());
        Thread t1 = new Thread(futureTask);
        t1.start();
        System.out.println(futureTask.get());
    }
}

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三、线程的生命周期

Java 中线程的生命周期主要包括以下几个阶段：

1. 新建（New） ：线程对象被创建，但未启动。
2. 就绪（Runnable） ：调用 start() 方法，等待 CPU 调度。
3. 运行（Running） ：CPU 调度后开始执行 run() 方法。
4. 阻塞（Blocked/Waiting） ：线程在等待资源时进入该状态。
5. 终止（Terminated） ：线程执行完成或被中断。

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四、线程常用方法及示例

方法	描述	示例代码
start()	启动线程	t1.start();
run()	定义线程运行的逻辑	t1.run(); （不推荐）
sleep(long)	让线程休眠一段时间	Thread.sleep(1000);
yield()	暂时放弃 CPU 使用权	Thread.yield();
join()	等待线程执行完成	t1.join();
interrupt()	中断线程	t1.interrupt();
isAlive()	检查线程是否存活	t1.isAlive();

示例代码：

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println("线程开始：" + Thread.currentThread().getName());
            Thread.sleep(1000);  // 休眠 1 秒
            System.out.println("线程结束：" + Thread.currentThread().getName());
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("线程被中断：" + Thread.currentThread().getName());
        }
    }
}
​
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread t1 = new MyThread();
        t1.start();  // 启动线程
        t1.join();   // 等待线程完成
        System.out.println("主线程执行完成");
    }
}

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五、线程安全与同步机制

1. 同步代码块（synchronized）

public class SyncExample {
    public void method() {
        synchronized (this) {
            System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName());
        }
    }
}

2. 同步方法

public class SyncExample {
    public synchronized void syncMethod() {
        System.out.println("同步方法执行：" + Thread.currentThread().getName());
    }
}

3. 静态同步方法

public class SyncExample {
    public static synchronized void staticMethod() {
        System.out.println("静态同步方法：" + Thread.currentThread().getName());
    }
}

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六、常见问题与注意事项

1. 为什么使用多线程？

• 提高程序执行效率
• 提供更好的用户体验（如响应用户界面）
• 并发处理多个任务

2. 多线程的主要问题

• 数据共享问题： 多线程共享变量可能导致数据不一致。
• 死锁： 多个线程相互等待对方释放资源。
• 线程阻塞： 等待资源时导致程序挂起。

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七、面试常见问题与知识点

1. Java 中如何创建线程？哪种方式更推荐？ 推荐使用 Runnable 接口，灵活性更高。

2. 线程的生命周期是什么？ 新建、就绪、运行、阻塞、终止。

3. 线程间如何实现通信？

   • 使用 wait()、notify() 和 notifyAll()
   • 使用 Condition 和 Lock

4. 线程安全的集合类有哪些？

   • ConcurrentHashMap
   • CopyOnWriteArrayList
   • BlockingQueue

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通过这些基础知识，你应该对 Java 多线程的核心概念有了深入的了解。如果对某个方面感兴趣，欢迎讨论！ 😊