Java多线程编程基础教程

"Java多线程手册，适合已有Java基础但对多线程不熟悉的开发者，由Brian Goetz撰写，涵盖了线程基础知识、线程间的通信与同步等主题。" 在Java编程中，多线程是一项关键技能，尤其是在构建高效、响应迅速的系统时。Java是最早将线程概念内置到语言核心的主流编程语言之一，使得开发者能够轻松地利用多核处理器的优势，实现程序的并行执行。 **线程基础** 线程是操作系统中的基本执行单元，它们允许在一个进程中同时进行多个活动。在Java中，线程被设计为轻量级进程，它们有自己的程序计数器、堆栈和局部变量，但与其他线程共享同一内存地址空间。这种共享内存的特性使得线程间的数据交换变得直接，但也引入了竞态条件和死锁的风险。 **创建线程** 在Java中，有两种主要方式创建线程：通过实现`Runnable`接口或者继承`Thread`类。实现`Runnable`接口更灵活，因为它允许你将线程行为与其他类的行为组合在一起，避免了单继承的限制。而直接继承`Thread`类则可以直接重写`run()`方法来定义线程的行为。 **线程的生命周期** 线程有五种状态：新建、可运行、运行、阻塞和终止。当创建一个线程后，它处于新建状态；调用`start()`方法后，线程进入可运行状态，等待JVM调度；当线程正在执行`run()`方法时，它处于运行状态；如果线程被阻塞（例如，等待锁或者I/O操作），则处于阻塞状态；最后，当`run()`方法执行完毕或抛出未捕获异常，线程进入终止状态。 **线程同步** 由于线程共享内存，因此需要机制来防止多个线程同时访问同一资源导致的问题。Java提供了多种同步机制，包括`synchronized`关键字、`volatile`变量、`Lock`接口（如`ReentrantLock`）以及`java.util.concurrent`包下的工具类。`synchronized`用于保证同一时刻只有一个线程访问特定代码块，而`volatile`确保变量的修改对所有线程可见。`Lock`接口提供了比`synchronized`更细粒度的控制，如可中断的锁获取和尝试获取。 **线程通信** 线程间通信通常涉及`wait()`, `notify()`, `notifyAll()`这三个方法，它们是`Object`类的方法，用于线程间的协作。这些方法必须在`synchronized`块中使用，以避免错误的唤醒。此外，`java.util.concurrent`包提供了高级的线程通信工具，如`BlockingQueue`，它允许线程间安全地生产与消费元素。 **线程优先级与调度** Java线程有优先级，但实际的调度行为取决于JVM和操作系统。`Thread.setPriority()`可以设置线程优先级，但不能保证优先级高的线程一定先执行。线程调度策略包括先来先服务（FIFO）和优先级调度。 **守护线程与用户线程** Java的`Thread.setDaemon()`方法可以将线程标记为守护线程。守护线程不会阻止程序的退出，只有当所有用户线程结束时，JVM才会退出。 **线程池** 为了提高性能和管理资源，Java提供`ExecutorService`和`ThreadPoolExecutor`，它们允许创建线程池，复用线程，避免频繁创建销毁线程的开销。 学习Java多线程不仅有助于理解并发编程的基本原理，还能帮助开发者编写出更加高效、稳定的多线程应用程序。通过本教程，你可以掌握创建、管理和同步线程的技巧，从而提升你的Java编程能力。