Java多线程深度解析：从基础到高级

"这篇资料是关于Java多线程学习的笔记，涵盖了从基础到高级的知识，适合初学者和进阶者。" 在计算机科学中，多线程是提高程序执行效率的重要技术。Java语言提供了丰富的支持来实现多线程编程。这篇笔记首先介绍了基础概念，包括进程和线程。 **进程**是程序执行的实例，是系统进行资源分配的基本单位，具有并发性、异步性、动态性、独立性和结构性等特征。而**线程**则是进程中的执行单元，是CPU调度的基本单位，它不拥有系统资源，但与其他同进程的线程共享进程资源。多线程使得多个任务可以在一个进程中并发执行，提高了系统的资源利用率和吞吐量。 **并发与并行**是两个关键概念。并发是指在同一时间间隔内，多个指令在单个CPU上交替执行，而并行则是在同一时刻，多个指令在多个CPU上同时执行。 **同步与异步**关注的是处理结果的返回方式。同步操作需要等待结果返回后才能继续执行，而异步则无需等待，可以立即继续执行其他任务。 在Java中，创建线程主要有三种方式：**继承Thread类**，**实现Runnable接口**，以及**使用Callable接口**。继承Thread类是最直接的方式，但限制了类的继承性；实现Runnable接口更为灵活，可以与其他接口一起实现；Callable接口则允许获取线程执行的结果，但实现相对复杂。 线程的**API**包括`run()`、`start()`、`sleep()`、`yield()`、`join()`、`interrupt()`、`park()`等方法。`run()`定义线程执行体，`start()`启动线程，`sleep()`让线程暂停指定时间，`yield()`让当前线程暂停，给其他线程执行机会，`join()`等待线程结束，`interrupt()`用于中断线程，`park()`类似于`sleep()`，但打断后不会清除打断标志。 线程同步主要包括**锁机制**（如`synchronized`关键字）、**条件变量**（如`wait()`, `notify()`, `notifyAll()`）以及**线程间的通信**（如`BlockingQueue`）。这些机制保证了线程安全，防止数据竞争。 Java虚拟机中的**线程运行机制**涉及到**Java虚拟机栈**，每个线程都有自己的虚拟机栈，由多个栈帧组成，每个栈帧对应一个方法调用。线程上下文切换（Thread Context Switch）是操作系统在多个线程间切换执行的过程，这涉及到一定的性能开销。 此外，Java还提供了**守护线程（daemon）**的概念，这种线程不阻碍程序的退出，只有非守护线程（用户线程）存在时，程序才会继续运行。 总结来说，这份笔记详细地阐述了Java多线程的基础知识，包括概念、创建、控制、同步和线程原理，对于理解和掌握Java多线程编程非常有帮助。