本文档主要介绍了线程的基本概念、线程与进程的区别、线程的创建方式、线程控制以及线程同步等相关知识。
线程是程序内部的顺序控制流,它是进程的一个执行路径。相比于进程,线程具有更轻量级的特性,它们共享同一代码和数据空间,但拥有独立的运行栈和程序计数器,因此线程之间的切换成本比进程低。多进程是指操作系统中同时运行多个任务,而多线程则是在同一应用程序内同时执行多个顺序流。
创建线程主要有两种方式:一是实现`java.lang.Runnable`接口,并通过创建Thread对象并传入Runnable实例来启动线程,线程的具体操作在`run()`方法中实现;二是直接继承`Thread`类,重写`run()`方法,然后创建线程实例并调用`start()`方法。使用Runnable接口创建线程更加灵活,允许线程体类与其他类继承,而直接继承Thread类则简化了代码,但限制了类的继承性。
线程的生命周期包括新建、就绪、运行和阻塞等状态。新建状态的线程必须调用`start()`方法才能进入就绪状态,就绪状态的线程等待CPU分配时间片进入运行状态。运行状态的线程执行`run()`方法中的代码,如果遇到阻塞条件(如IO操作、同步锁等待等)则会进入阻塞状态,等待条件满足后再重新变为就绪或运行状态。
线程控制涉及到线程的状态转换、线程优先级、线程串行化、线程休眠等。线程同步是解决多线程环境下临界资源访问问题的关键,包括互斥锁、死锁等概念。互斥锁用于保证同一时刻只有一个线程访问临界资源,防止数据不一致;死锁则是多个线程相互等待对方释放资源,导致所有线程都无法继续执行的状态。
在Java中,线程同步的通信可以通过`wait()`、`notify()`和`notifyAll()`方法实现,这些方法定义在`Object`类中,用于线程间协作。此外,Java还提供了`synchronized`关键字和`java.util.concurrent`包中的高级同步工具,如Semaphore、CyclicBarrier、CountDownLatch等,以支持更复杂的线程同步需求。
理解线程的概念和操作对于开发高效的并发程序至关重要,合理利用线程可以提高系统的并发性能和资源利用率,但同时也需要处理好线程间的同步和通信,避免竞态条件和死锁等问题。