线程简介
进程与线程的核心区别
进程和线程是操作系统中两个核心的执行单元，二者的区别主要体现在资源分配和执行方式上：
| 对比维度 | 进程 | 线程 |
|---|---|---|
| 资源分配 | 操作系统分配资源的基本单位（拥有独立的堆、方法区等） | 进程内的执行单元，共享进程的资源（堆、方法区），但有私有栈和程序计数器 |
| 独立性 | 独立运行环境，一个进程崩溃不影响其他进程 | 依赖进程存在，同一进程内线程崩溃可能导致整个进程崩溃 |
| 调度单位 | 操作系统调度资源的单位，但调度成本高 | CPU 调度的基本单位，调度成本低（上下文切换开销小） |
| 数量关系 | 一个进程可包含多个线程 | 线程是进程的一部分，不能独立存在 |
线程的内存结构
当 JVM 创建一个线程时，会为其分配特殊的内存区域，包含以下关键部分：
- 程序计数器：记录线程下一条要执行的 JVM 字节码指令，确保线程在 CPU 时间片切换后能恢复执行（线程私有）。
- Java 栈：跟踪 Java 方法的调用关系，每个方法调用对应一个栈帧，存储局部变量、参数、返回值等（线程私有）。
- 本地方法栈：支持 native 代码的执行，与 Java 栈类似但用于本地方法调用（线程私有）。
- 线程本地存储（Thread Local）：存储线程私有变量，避免多线程共享带来的并发问题（线程私有）。
- 状态管理变量：控制线程的生命周期（如状态标记、中断标志等）。
注意：线程的栈帧中，基本类型变量直接存储在栈上，而对象引用存储在栈上，对象本身存储在堆中（堆为进程共享资源）。
线程的创建方式
Java 提供了 4 种创建线程的方式，各有适用场景：
继承 Thread 类
- 重写
run()方法定义线程任务。 - 启动线程：
new ThreadSubClass().start()。 - 缺点：受限于 Java 单继承，灵活性低。
- 重写
实现 Runnable 接口
- 实现
run()方法，通过new Thread(runnable).start()启动。 - 优势：可多线程共享任务逻辑，避免单继承限制，代码与任务分离。
- 实现
实现 Callable 接口（结合 FutureTask）
1
2FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(call);
new Thread(futureTask).start();
- 实现
call()方法（有返回值，可抛异常）。 - 通过
FutureTask包装任务，new Thread(futureTask).start()启动。 - 特点：可通过
futureTask.get()获取线程执行结果（会阻塞直到结果返回）。
使用线程池
- 通过
Executors或ThreadPoolExecutor创建线程池，复用线程资源。 - 优势：减少线程创建销毁开销，控制并发数量，适合大量短期任务。
- 通过
关键：调用
start()方法才会启动新线程，直接调用run()方法仅为普通方法调用，不会创建新线程。
线程的核心方法
线程的方法用于控制执行顺序、状态切换和资源同步，常用方法如下：
| 方法 | 作用 |
|---|---|
start() |
启动线程，JVM 会调用run()方法（不可重复调用）。 |
run() |
定义线程任务，直接调用时与普通方法无异。 |
join() |
让当前线程等待目标线程执行完毕后再继续（如t1.join()让当前线程等 t1 结束）。内部通过wait(0)实现。 |
yield() |
让当前线程让出 CPU，从运行状态转为就绪状态，重新参与 CPU 争抢（仅建议性，不一定生效）。 |
sleep(long ms) |
让线程休眠指定时间，期间不参与 CPU 调度，不释放对象锁。sleep(0)等价于yield()。 |
wait()/notify() |
用于线程间通信：wait()释放对象锁并阻塞，notify()唤醒一个等待该对象锁的线程（需在synchronized块中使用）。 |
interrupt() |
设置线程中断标志为true，若线程处于阻塞状态（如sleep、wait），会抛出InterruptedException并清除中断标志。 |
isInterrupted() |
检查线程中断标志（实例方法，不清除标志）。 |
interrupted() |
检查当前线程中断标志（静态方法，会清除标志）。 |
getState() |
获取线程当前状态（如NEW、RUNNABLE、TERMINATED等）。 |
重点方法对比
sleep() vs wait()
| 区别点 | sleep() | wait() |
| ———— | ——————————— | ——————————————— |
| 所属类 | Thread（静态方法） | Object（实例方法） |
| 锁释放 | 不释放对象锁 | 释放对象锁 |
| 使用场景 | 任意位置（需捕获异常） | 必须在synchronized块中 |
| 唤醒方式 | 时间到自动唤醒 | 需notify()/notifyAll()唤醒 |
线程状态及转换
Java 线程的生命周期包含 6 种状态，定义在Thread.State枚举中，状态转换如下：
- NEW（新建）：线程已创建但未调用
start()。 - RUNNABLE（可运行）：包含READY（等待 CPU 调度）和RUNNING（正在执行）两种子状态。
- 进入方式：调用
start()、yield()后重新争抢 CPU、从阻塞 / 等待状态恢复。
- 进入方式：调用
- BLOCKED（阻塞）：等待获取
synchronized锁时进入。 - WAITING（无限等待）：需被主动唤醒才会恢复。
- 进入方式：
Object.wait()、Thread.join()、LockSupport.park()。 - 唤醒方式：
Object.notify()、Thread执行完毕（join()场景）。
- 进入方式：
- TIMED_WAITING（计时等待）：等待指定时间后自动恢复或被提前唤醒。
- 进入方式：
Thread.sleep(ms)、Object.wait(ms)、Thread.join(ms)等。
- 进入方式：
- TERMINATED（终止）：线程执行完毕（
run()正常结束或异常终止）。
状态转换图：可参考原文中的示意图，核心是理解各状态间的触发条件（如锁竞争、方法调用、时间流逝等）。
其他关键概念
- 上下文切换
- 定义：CPU 从一个线程切换到另一个线程时，保存当前线程状态并加载新线程状态的过程。
- 触发时机：线程时间片用完、线程被中断、线程阻塞（如
sleep、wait）。 - 开销：包括保存 / 恢复线程状态、CPU 调度时间、CPU 缓存失效等，过多切换会影响性能。
- 线程中断
- 中断是一种协作机制，
interrupt()仅设置中断标志，线程需主动检查标志并处理（如退出执行）。 - 阻塞状态下的线程被中断会抛出
InterruptedException，需捕获并处理（通常清除标志或退出）。
- 中断是一种协作机制，
- 线程同步
- 多线程共享资源时需保证原子性、可见性和有序性，常用手段：
synchronized关键字、Lock接口、volatile关键字等
- 多线程共享资源时需保证原子性、可见性和有序性，常用手段：