Thread（線程）
線程 = 程序執行的最小單位（一個進程至少有一個線程）。線程內有自己的執行棧、程序計數器（PC），但與同進程內其他線程共享堆內存與進程資源
在java中，線程由java.lang.Thread表示，但我們通常不直接操作裸線程，而用更高層的并發工具（線程池、任務、并發集合等）
一、線程的生命周期與常見操作
狀態：NEW、RUNNABLE、BLOCKED / WAITING / TIMED_WAITING、TERMINATED
- NEW：對象創建后，未start()
- RUNNABLE：可運行（包括實際運行或等待運行）
- BLOCKED：等待獲取對象監視器（synchronized）
- WAITING：等待其他線程通知（Object.wait()、Thread.join()無超時）
- TERMINATED：run方法返回或拋出異常結束
常用方法：
- start()：啟動線程（不要直接調用run，會變成普通方法調用）
- join()：等待線程結束
- sleep()：當前線程休眠（會釋放CPU，但不釋放鎖）
- interrupt()：中斷線程（合作式，需要線程內檢查isInterrupted()或捕獲InterruptedException）
- yield()：禮讓（建議少用，平臺依賴）
二、創建線程
- 繼承Thread
// 問題：單繼承限制、職責不清（把任務和線程綁定）
class MyThread extends Thread {public void run() { /* 任務 */ }
}
new MyThread().start();
- 實現Runnable
// 好處：解耦任務和線程、可復用
Runnable task = () -> { /* 任務 */ };
new Thread(task).start();
- 實現Callable + Future（用于返回值 / 異常）
// 支持返回值和拋異常
Callable<Integer> c = () -> 1+2;
Future<Integer> f = executor.submit(c);
Integer result = f.get(); // 阻塞取結果
- 使用線程池（ExecutorService / ThreadPoolExecutor）
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);
pool.submit(() -> { /* 任務 */ });
pool.shutdown();
// 不要濫用Executor.*生成的未定制池（可能使用無界隊列或者不合適的場景）一般直接構造ThreadPoolExecutor并調參
- ForkJoinPool（分治、并行流）
- 適合CPU密集型、可分解任務（RecursiveTask）。采用工作竊取（work-stealing）
- CompletableFuture（異步組合）
- 異步流式編程supplyAsync、鏈式 thenApply、異常處理 exceptionally，能把異步任務組合成復雜流程。
- 虛擬線程（Project Loom —— 概念）
- 新一代思想：大量“輕量級線程”由 JVM 管理，降低線程/請求的成本，能用同步編程模型寫大并發程序。
- （提示：具體語法/可用性隨 JDK 版本變化，寫生產代碼前確認 JDK 支持情況。）
三、同步與內存可見性
并發核心問題是：共享可變狀態會導致競態、可見性問題
-
synchronized（內置鎖）
- 監視器（monitor）：synchronized修飾方法或代碼塊
- 可重入（同一線程可重復獲得同一把鎖）
- wait() / notify() / notifyAll()在持鎖狀態下使用，用于線程間協作
// 特點：保證同一時刻只有一個線程能執行臨界區代碼，并且進入 / 退出時會觸發內存可見性更新/*單例模式（懶漢式加鎖） */ public class Singleton {private static Singleton instance;public static synchronized Singleton getInstance() {if (instance == null) {instance = new Singleton();}return instance;} }/*多線程安全更新共享資源 */ public class Counter {private int count = 0;public synchronized void increment() {count++;}public synchronized int getCount() {return count;} }/*保證集合安全（eg：ArrayList在多線程下不安全，可用Collections.synchronizedList包裝） */ -
volatile
- 保證可見性（寫入一個volatile變量后，后續讀能看到最新值）和禁止指令重排序（對單個變量）
- 不能替代鎖來保證復合操作的原子性（比如count++不是原子性）
// 特點：讓一個線程修改的變量能立即被其他線程看到；禁止指令重排序。 // 適合 狀態標志、開關類變量 /*線程停止標志 */ class Task implements Runnable {private volatile boolean running = true;public void run() {while (running) {// do work...}}public void stop() {running = false; // 立刻被其他線程看到} } /*配置熱更新一個后臺線程定時刷新配置，把值寫入volatile變量，業務線程能馬上讀到新值 */// 注意：下面這種情況要用synchronized或AtomicInteger -
Lock（java.util.concurrent.locks）
- ReentrantLock：比synchronized更靈活（可中斷獲取鎖、可輪詢、可超時），支持Condition（類似多個wait / nottify集合）
- ReadWriteLock：讀寫分離鎖，讀多寫少場景有利
// 顯示鎖，比synchronized更靈活，可定時、可中斷、支持多個條件隊列 /*嘗試獲取鎖（避免死等） */ ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); if (lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {try {// 臨界區} finally {lock.unlock();} } else {// 獲取鎖失敗，執行降級邏輯 }/* 讀寫分離（適合讀多寫少） */ ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock(); Lock r = rwLock.readLock(); Lock w = rwLock.writeLock(); -
原子類（AtomicInteger / Long / Reference）
- 基于CAS（無鎖算法），用于計數等簡單場景。注意ABA問題（可用AtomicStampedReference）
// 基于CAS實現的無鎖并發，常用于計數器、序列號 /*高性能計數器 */ private AtomicInteger count = new AtomicInteger(); public void increment() {count.incrementAndGet(); }/*并發限流 / 統計QPS、在線人數統計，避免用synchronized降低性能 */ -
內存模型（JMM）要點
- 主內存 + 工作內存（線程本地緩存），寫到主內存后其他線程可見。volatile / 鎖會產生內存屏障，保證可見性與有序性
四、常用并發工具（java.util.concurrent）
- 線程池：ThreadoolExecutor（核心、最大線程數、隊列、飽和策略）
- 阻塞隊列：ArrayBlockingQueue，LinkBlockingQueue，PriorityBlockQueue（常用于生產者-消費者）
- 同步輔助類：
CountDownLatch,CyclicBarrier,Semaphore,Phaser,Exchanger - 并發集合：
ConcurrentHashMap,CopyOnWriteArrayList,ConcurrentLinkedQueue - ForkJoinPool（并行任務）
- BlockingQueue + ThreadPool：典型生產者-消費者模式
- FutureTask：可作為Runnable也可獲取結果，常用于把Callable封裝成任務
五、線程安全問題與常見陷阱
- 競態條件（race condition）：并發修改同一狀態導致錯誤結果
- 死鎖（deadlock）：兩個或多個線程互相持有對方需要的鎖。四要素：互斥、持有并等待、不可剝奪、循環等待
- 活鎖（livelock）：線程不斷執行但無法取得進展（一直讓步）
- 饑餓（starvation）：某線程長期無法獲得CPU或鎖資源
- 優先級反轉（priority inversion）：低優先級線程持鎖導致高優先級線程等待
- 內存泄露（ThreadLocal）：線程池中使用ThreadLocal若不remove()，會造成對象無法回收（尤其在容器應用中）
排查工具：jstack（線程dump）、jvisualvm、jconsole、應用日志、線程名 / ID打點、Flight Recorder。線程dump是定位死鎖 / 阻塞的利器
六、守護線程（Daemon）vs 用戶線程（User）
- 用戶線程：只要存在任意用戶線程，JVM不會退出
- 守護線程：JVM在所有用戶線程結束后會退出，即使守護線程還在跑
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